¿Son los neutrinos su propia antipartícula?

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Cada partícula tiene su antipartícula. Desde que Paul Dirac predijera la existencia de la antimateria en su célebre ecuación, hemos podido observar incontables procesos en los que las antipartículas jugaban un papel fundamental. Poseen la misma masa que las partículas de materia “normal”, pero son opuestas en casi todos los demás aspectos. Cada propiedad cuántica, como el espín y la carga, se invierte en la antimateria. Por lo que sabemos ninguna ley física impide la existencia de un mundo de antimateria compuesto por antiprotones y antineutrones que se combinan con positrones (la versión antimateria de un electrón) para formar antiátomos y hasta antimoléculas. Pero si te das una vuelta por el universo, te darás cuenta de que la antimateria no es algo que veamos con frecuencia. Cuando la antimateria y la materia se encuentran, se aniquilan mutuamente en una explosión de energía.

Para aquellas partículas carentes de alguna propiedad cuántica, su antipartícula será idéntica en ese aspecto. Un ejemplo es el fotón, la partícula de la que está compuesta la luz. Los fotones son partículas sin carga eléctrica y con un espín igual a cero. Eso hace que su antipartícula, lo que llamaríamos antifotón, sea en verdad idéntica. Es decir, el fotón es su propia antipartícula. El fotón es además un tipo de partícula conocido como bosón. A esta familia pertenecen también el bosón de Higgs (el propio nombre ya lo evidencia) o el gluón. Los bosones son partículas con un valor entero para el espín. La alternativa son los fermiones, partículas con un valor semientero para esta propiedad. A pesar de que la posible existencia de fermiones que fueran su propia antipartícula se predijo en 1937, hasta la fecha no hemos observado ninguna partícula que lo sea.

Partículas de Majorana

A día de hoy, pensamos que solo el neutrino podría llegar a tener esta propiedad. A estos fermiones que funcionan como sus propias antipartículas se les llama fermiones (o simplemente partículas) de Majorana, en honor a Ettore Majorana, el físico italiano que predijo su existencia y describió sus propiedades. Electrones y quarks no podrán ser partículas de Majorana porque tienen propiedades cuánticas con valores distintos a cero. Electrones, muones y tauones tienen carga eléctrica negativa, mientras que los quarks pueden tenerla positiva o negativa. Los neutrinos, como su nombre sugiere, son neutros. Pero la carga eléctrica no es la única propiedad cuántica que se invierte entre partículas y antipartículas. Estas tendrán también valores opuestos de cualquier otra propiedad similar a la carga que puedan tener. Por ejemplo, el protón y el antiprotón tienen cargas eléctricas opuestas y un «número bariónico» opuesto. El neutrón por otro lado no tiene carga eléctrica y también tiene este número bariónico. Por tanto es esta propiedad la que distingue a una partícula neutra, como el neutrón, de su antipartícula: el neutrón tiene un número bariónico de 1 y el antineutrón de -1.

Con información de Muy Interesante