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Captan por primera vez a neutrinos muones transformándose en electrones

Captan por primera vez a neutrinos muones transformándose en electrones

En esta imagen 3D del Super Kamiokande, cada punto de color representa un fotomultiplicador que detecta la luz. Neutrinos electrones interactúan con un neutrón en un núcleo de una molécula de agua para producir un electrón y un protón. La imagen muestra el primer candidato a electrón-neutrino observado después de la recuperación del terremoto en la costa este de Japón en 2011. T2K Experiment.


 

Aunque ya se tenían sospechas, es la primera vez que los científicos han conseguido documentar la transformación de neutrinos muón en neutrinos electrón. Los neutrinos, partículas casi imperceptibles que apenas interactúan con nada, son de tres tipos: tau, muón y electrón.

Durante los últimos años, cuando los científicos disparaban haces de neutrinos muón observaban que muchas de ellos desaparecían antes de llegar a los detectores a cientos de kilómetros de distancia. Los físicos creyeron ya en 2011 que algunos de los neutrinos muón debían haberse transformado en neutrinos electrón, pero era difícil de probar.

Para conseguir la constatación científica se puso en marcha el experimento internacional T2K, y sus miembros acaban de anunciar en una reunión de la Sociedad Europea de Física de Estocolmo la observación definitiva del neutrino muón transformándose en neutrino electrón. Los nuevos resultados excluyen cualquier posibilidad de fluctuación estadística aleatoria.

El experimento T2K se ha desarrollado en la costa este de Japón, en el Complejo de Investigación del Acelerador de Protones (J-PARC), ubicado en el pueblo de Tokai. Allí se creaban haces de neutrinos muón, que eran controlados por un complejo detector que los apuntaba hacia otro gigantesco detector subterráneo, el Super-Kamiokande en Kamioka, cerca de la costa oeste de Japón, a 295 kilómetros de distancia de Tokai.

Un análisis de los datos recibidos por el detector Super-Kamiokande comparados con los del haz de neutrinos inicial del J-PARC ha revelado sistemáticamente que hay más neutrinos electrón de los que cabría esperar si no se produjera el proceso de transformación.

 


El Súper Kamiokande es el mayor detector de neutrinos subterráneo del mundo, y se encuentra a 1.000 metros bajo tierra en la mina Kamioka. T2K Experiment.


El cambio en la cualidad de los neutrinos es una manifestación de una interferencia mecánica cuántica a larga distancia. La observación de este nuevo tipo de oscilación de neutrinos abre el camino para nuevos estudios sobre la violación de los principios de carga-paridad (CP), que proporciona una distinción entre los procesos físicos relacionados con la materia y la antimateria.

Este fenómeno sólo se ha observado por ahora en los quarks, pero la violación CP en los neutrinos en el universo muy temprano puede ser la razón por la que el universo observable hoy está dominado por la materia y la antimateria no sea significativa, que es uno de los misterios más profundos de la ciencia. El experimento T2K espera recoger 10 veces más datos en un futuro próximo, incluyendo los que se generen para los estudios de violación de CP en los neutrinos.

Hay que tener en cuenta que este descubrimiento ha sido posible, según la comunidad científica internacional implicada en el mismo, gracias al esfuerzo de los miembros del personal de J-PARC para crear y gestionar haces de neutrinos de alta calidad para el experimento T2K después del devastador terremoto de marzo de 2011 en el este de Japón, que causó graves daños al complejo acelerador en J-PARC.


 
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