Un macroestudio recogido este miércoles en la revista Nature hace el primer análisis conjunto de los dos grandes experimentos mundiales para comprender las oscilaciones de los neutrinos, las partículas más elementales y misteriosas del universo, que son claves para entender su origen y evolución.
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Los neutrinos son tremendamente difíciles de estudiar y detectar por tener una masa casi nula (0,45 electronvoltios, un millón de veces menor que la segunda partícula subatómica más ligera conocida, el electrón) y por su débil interacción con la materia.
Para avanzar en su conocimiento se han diseñado millonarios experimentos de oscilación de neutrinos a larga distancia como los dos cuyo conjunto de dato analiza el estudio de Nature: NOvA (realizado en Estados Unidos) y T2K (en Japón).
Básicamente, ambos se centran en detectar neutrinos que han viajado cientos de kilómetros desde un acelerador de partículas hasta un gran detector para ver cómo han cambiado (u oscilado) en ese viaje.
A la caza del neutrino
El físico nuclear de la Universidad de Sevilla (sur de España), Guillermo Megías, experto en la interacción de los neutrinos con la materia y uno de los colaboradores en la investigación, explica a EFE cómo funciona el T2K, en el que él mismo ha trabajado: “El experimento consiste en generar un chorro de neutrinos en la costa este de Japón e intentar cazarlos en la costa oeste, a 300 kilómetros de distancia”.
La captura se realiza en un detector subterráneo situado en una antigua mina de zinc, denominado Super-Kamiokande. La mayoría de los neutrinos lo atraviesa sin dejar rastro, pero en ocasiones, estos chocan con la materia, concretamente con el núcleo atómico de las partículas de agua contenidas en un inmenso tanque.
Eso permitió a los científicos investigar los cambios, en composición y materia, que experimentan los neutrinos en esos kilómetros de viaje.
“Gracias a ellos hemos sabido que los neutrinos tenían masa y que podían cambiar de estado”, señala Megías.
En concreto, la interacción con la materia de los neutrinos genera tres tipos de partículas distintas: electrones, muones (200 veces más pesados que los electrones) y taus (4.000 veces más pesados).
Avanzar en el conocimiento del universo
El artículo recogido en Nature concluye que tanto NOvA como y T2K han determinado los parámetros con los que oscilan (o se transforman) los neutrinos y han identificado la llamada asimetría entre materia y antimateria con más del 99,7% de precisión.
La identificación de asimetrías puede ayudar a explicar el origen de la prevalencia actual de la materia sobre la antimateria en el universo, y ayudar a entender por qué en el origen, hace 13.700 millones de años, no se creó materia y antimateria en cantidades iguales.
Según Megías, conocer con precisión las oscilaciones de los neutrinos permitirá, entre otros, describir las explosiones de las supernovas o avanzar en el conocimiento de la materia oscura.
El análisis conjunto combina diez años de datos del T2K recopilados de 2010 a 2020, y seis años de datos del NOvA recabados desde 2014 a 2020. Aunque compiten, ambos experimentos internacionales son complementarios y mantienen una sólida colaboración.
El descubrimiento de la llamada oscilación de los neutrinos, o dicho de otro modo, cómo cambian estas partículas a medida que se desplazan por el universo e interactúan con otras, les valió el premio Nobel de Física al japonés Takaaki Kajita y el canadiense Arthur McDonald en el año 2015
