Se celebra estos días en Kioto (Japón) la conferencia Neutrino 2012, el principal evento científico dedicado a la física que se realiza sobre esta elusiva partícula elemental. En los primeros días, dos experimentos internacionales con participación española, Double Chooz y T2K, presentaron actualizaciones de importantes resultados recientes en la medición de un parámetro conocido como theta 13 (Ɵ13), fundamental para comprobar un fenómeno que se conoce como ‘oscilación de neutrinos’.
Por este fenómeno, los neutrinos de una determinada familia o sabor (hay tres, neutrinos electrónicos, muónicos y tauónicos) se transforman de una a otra en vuelo. Determinar con exactitud este parámetro por diferentes vías es importante porque abre la puerta al estudio de la asimetría materia-antimateria, que explicaría por qué nuestro Universo está hecho solo de materia.
La colaboración Double Chooz mostró el lunes 4 de junio un nuevo análisis que supone una clara mejora respecto al anterior, que fue presentado en la conferencia LowNu 2011 en Corea y posteriormente publicado en Physical Review Letters. Aquí se mostraron por primera vez indicios de la desaparición de antineutrinos procedentes de una central nuclear situada a 1 kilómetro de distancia de los reactores.
Double Chooz
Inés Gil, investigadora del grupo del Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) participante en el experimento, explica que en este segundo resultado presentado en Kioto, la colaboración ha duplicado los datos analizados y ha mejorado el análisis reduciendo los sucesos de fondo y errores asociados, mostrando una clara evidencia de que el último ángulo de mezcla en la oscilación de los neutrinos que queda por conocer, Ɵ13, es distinto de cero al 99.9%, 3.1 sigmas en terminología física.
Según la investigadora del CIEMAT, el valor de Ɵ13 obtenido es más preciso y compatible con el primero presentado en 2011. La colaboración sigue tomando datos y trabajando en la construcción del segundo detector que ayudará a medir con una precisión todavía mayor el valor de este parámetro.
Por su parte, el experimento T2K, donde participan el Instituto de Física de Altas Energías (IFAE) de Barcelona y el Instituto de Física Corpuscular (IFIC, CSIC-Universitat de València), presentó el martes 5 de junio nuevos resultados que confirman los primeros indicios de un nuevo tipo de oscilación entre neutrinos, de neutrinos muónicos en electrónicos, obtenidos en el mismo experimento el año pasado. Estos son los primeros resultados de T2K tras el parón forzado por el terremoto de Japón de 2011, y suponen un aumento de la estadística acumulada. Con este resultado T2K vuelve a situarse en la vanguardia de la investigación en física de neutrinos, comentan los investigadores participantes.
T2K
T2K presentó una medida mejorada del ánguloƟ13, el parámetro que cuantifica la oscilación entre los neutrinos muónicos y los electrónicos. Según los investigadores españoles de la colaboración, la probabilidad de que la medida no sea una oscilación es de solo un 0.08%, 3.2 sigmas.
Otros experimentos con neutrinos procedentes de reactores nucleares, como Double-Chooz en Francia, Daya Bay en China o Reno en Corea del Sur, han medido este parámetro con mayor precisión. Sin embargo, como explica Federico Sánchez, responsable en el IFAE del grupo participante en T2K, “los nuevos resultados no sólo confirman nuestra medida del año pasado, sino que coinciden con las medidas hechas en los reactores. Esto es muy importante, porque suponen medir un mismo parámetro a partir de técnicas experimentales diferentes y en fenómenos distintos, aunque relacionados a través de una teoría común”.
Combinación de técnicas
T2K es el único experimento diseñado para investigar laoscilación de neutrinos muónicos en electrónicos mediante la aparición de estos últimos. En el casode los experimentos basados en reactores nucleares, se investiga la desaparición de los antineutrinos electrónicos procedentes de los reactores, fenómeno que sólo depende del parámetro Ɵ13, de forma que éste se puede obtener de forma inequívoca. La combinación de ambos tipos de experimentos podría permitir el descubrimiento de lo que los físicos llaman violación de CP, una explicación de la asimetría entre materia y antimateria que explicaría por qué nuestro Universo está hecho de materia y no de antimateria.
Tanto la participación del CIEMAT en Double Chooz como la del IFAE y el IFIC en T2K cuentan con el apoyo del Centro Nacional de Física de Partículas, Astropartículas y Nuclear (CPAN), que entre sus principales objetivos está el promover la participación coordinada de grupos de investigación españoles en este tipo de experimentos internacionales.
Conferencia “Física de Neutrinos”, a cargo de Sergio Navas
Neutrinos At Fermilab
BBC Horizon Project Poltergeist (Missing Neutrinos) - Full Documentary
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En el CERN 2010
CERN News 31st May 2010: First Appearance of a Tau Neutrino
Première apparition du neutrino du TauFísicos participantes en el experimento OPERA en el laboratorio de física del Gran Sasso, en Italia, han logrado identificar la pieza que faltaba del rompecabezas principal que da forma al Universo, gracias a la primera observación directa de una partícula de neutrino que cambia de caratcerísticas, al modo de un ‘camaleón’.
Según el laboratorio europeo de investigación nuclear (CERN), el avance representa un gran impulso para su programa del colisionador de partículas LHC, que revelará secretos fundamentales del cosmos.
Un neutrino muónico producido en el colisionador SPS del CERN, tras atravesar 732 km. por el interior de la corteza terrestre, se ha transformado en un neutrino tauónico que se ha desintegrado en un tauón (leptón tau), que tras recorrer unos cientos de micrómetros durante unas billonésimas de segundo ha colisionado con un átomo de un detector del experimento OPERA en el laboratorio subterráneo de Gran Sasso, en el norte de Italia, produciendo un bosón W que a su vez se ha desintegrado en tres partículas cargadas que han sido observadas en los escintiladores de dicho experimento.
Detrás de esa terminología científica se encuentra la prueba tan buscada de que las tres variedades de neutrinos -las partículas sub-atómicas que forman con otros elementos básicos del universo — pueden cambiar la apariencia, como el camaleón.
El descubrimiento es importante, dicen los científicos, porque ayuda a explicar por qué los neutrinos llegan a la Tierra desde el Sol en número aparentemente menore de lo que debería, de acuerdo con el modelo estándar que ha imperado en la Física durante los últimos 80 años. Probar que los neutrinos pueden cambiar de identidad sugiere que pueden existir otros tipos.
First appearance of a tau neutrino event in the OPERA detector at the Gran Sasso Laboratory, proving the neutrino oscillation from the muon type of the CERN beam to the tau type observed.
Première apparition du neutrino du tau dans le détecteur OPERA au Laboratoire du Gran Sasso en Italie, preuve de l’oscillation des neutrino du type muon, envoyé avec le faisceau du CERN, au type tau observé.
http://cdsweb.cern.ch/record/1268443
http://operaweb.lngs.infn.it/
http://operaweb.lngs.infn.it:2080/spip/spip.php?rubrique14