Se trata de neutrinos (otra vez), estas misteriosas partículas que nos atraviesan provenientes desde el sol, reactores nucleares y la alta atmósfera.
Los neutrinos han sido misteriosos desde su “invención”. Sí, invención, porque durante la primera mitad del siglo pasado había una crisis en la comunidad científica debido a cierto decaimiento radiactivo que llegó incluso hacer pensar que la energía no se conservaba.
Para salvar el principio de conservación de la energía Pauli teorizó la existencia de una pequeña partícula sin carga eléctrica a la que llamó neutrón. Cuando el neutrón que conocemos fue descubierto Fermi le cambió el nombre alpequeño neutro, que en italiano es neutrino. Pauli pensó que su partícula nunca podría ser observada, afortunadamente se equivocó y sí fue observada durante el Proyecto Poltergeist.
No sólo son muy difíciles de observar sino que estas partículas tienen una crisis de identidad.
Existen tres tipos de neutrinos, osabores como le llaman los físicos, denotados por 
. Cuando un neutrino de un sabor de propaga cambia de sabor, es decir, un 
puede transformase en un 
luego de viajar cierta distancia. Este fenómeno ha sido observado durante la pasada década por lo que sabemos que es real.
. Cuando un neutrino de un sabor de propaga cambia de sabor, es decir, un puede transformase en un luego de viajar cierta distancia. Este fenómeno ha sido observado durante la pasada década por lo que sabemos que es real.
Hace un tiempo hablábamos sobre cómo los neutrinos interactúan débilmente, y en particular acerca de este cambio de sabor al propagarse, lo que los físicos llaman oscilación de neutrinos.
En esa ocación nos referíamos a que se transformaban en luego de viajar algo más de 700 km. Sin embargo, en teoría el podría también transformase en 
. Cálculos muestran que este proceso depende de un parámetro, un ángulo llamado 
.
que se transformaban en luego de viajar algo más de 700 km. Sin embargo, en teoría el podría también transformase en . Cálculos muestran que este proceso depende de un parámetro, un ángulo llamado .
Hasta la fecha sólo tenemos evidencia de que es muy pequeño, incluso podría ser igual a cero.
Este ángulo es muy importante no sólo por sus efectos en oscilaciones de neutrinos sino que también porque podría ayudar a comprender el imbalance entre materia y antimateria que habría ocurrido en los primeros instantes del universo.
Durante el big bang cantidades idénticas de materia y antimateria fueron creadas, sin embargo estamos rodeados de materia y toda la antimateria desapareció.
Uno de los responsables de esta diferencia se piensa que podrían ser los neutrinos, por lo que estudiar el ángulo es en última instancia estudiar por qué existimos!
es en última instancia estudiar por qué existimos!
El experimento T2K
Aquí los protones son extraídos del acelerador para bombardear la barra de grafito y producir mesones.
Diferentes experimentos se han diseñado para estudiar , incluyendo experimentos que usan antineutrinos generados por plantas nucleares Otro método consiste en producir un haz de y tratar de medir si algún aparece luego de cierta distancia. Esto es justamente lo que el experimento T2K en Japón estudia. El experimento funciona así: se aceleran protones hasta alcanzar altas energías con los que se bombardea una barra de grafito que produce otras partículas cargadas (llamadas mesones) que decaen rápidamente en . Antes de decaer estos mesones son alineados con campos magnéticos, de esta manera al decaer los se moverán todos en la misma dirección. Todo esto se realiza en J-PARC, laboratorio de física de partículas ubicado en Tokai, al este de Japón. Allí los neutrinos son disparados bajo la superficie terrestre donde luego de 295 km se encuentran con un detector gigante llamado Super-Kamiokande (SK para los amigos), ubicado al oeste de Japón en un laboratorio subterráneo llamado Kamioka. De allí el nombre del experimento: Tokai to Kamioka=T2K. SK es un detector gigantesco donde se miden los provenientes de Tokai. SK también puede medir por lo cual ya tenemos lo básico para medir oscilando en .
, incluyendo experimentos que usan antineutrinos generados por plantas nucleares Otro método consiste en producir un haz de y tratar de medir si algún aparece luego de cierta distancia. Esto es justamente lo que el experimento T2K en Japón estudia. El experimento funciona así: se aceleran protones hasta alcanzar altas energías con los que se bombardea una barra de grafito que produce otras partículas cargadas (llamadas mesones) que decaen rápidamente en . Antes de decaer estos mesones son alineados con campos magnéticos, de esta manera al decaer los se moverán todos en la misma dirección. Todo esto se realiza en J-PARC, laboratorio de física de partículas ubicado en Tokai, al este de Japón. Allí los neutrinos son disparados bajo la superficie terrestre donde luego de 295 km se encuentran con un detector gigante llamado Super-Kamiokande (SK para los amigos), ubicado al oeste de Japón en un laboratorio subterráneo llamado Kamioka. De allí el nombre del experimento: Tokai to Kamioka=T2K. SK es un detector gigantesco donde se miden los provenientes de Tokai. SK también puede medir por lo cual ya tenemos lo básico para medir oscilando en .
Dado que se espera que algún aparezca en el haz de , los físicos llaman a este proceso ’ appearance’.
aparezca en el haz de , los físicos llaman a este proceso ’ appearance’.
Neutrinos recorren 295 km bajo tierra desde J-PARC en Tokai hasta SK
Como mencionábamos, el resultado de este experimento depende del valor de , si es cero entonces los cálculos muestran que dado el tiempo que T2K lleva funcionando menos de 1.5 deberían aparecer en SK.
, si es cero entonces los cálculos muestran que dado el tiempo que T2K lleva funcionando menos de 1.5 deberían aparecer en SK.
Esta madrugada se ha anunciado que 6 han sido registrados por SK lo que indicaría que es pequeño pero no es cero ya que se han observado cuatro veces lo que se esperaba y la única explicación para este exceso es que algunos oscilaron en el camino desde Tokai convirtiéndose en .
han sido registrados por SK lo que indicaría que es pequeño pero no es cero ya que se han observado cuatro veces lo que se esperaba y la única explicación para este exceso es que algunos oscilaron en el camino desde Tokai convirtiéndose en .
Esta posibilidad indicaría que los neutrinos podrían en el futuro ser declarados culpables por el imbalance de materia-antimateria en el universo. Es muy temprano para afirmarlo, pero al menos esa posibilidad existe.
Personalmente esta noticia ha sido de gran agrado ya que los neutrinos son mi tema de investigación. Tuve la oportunidad de visitar J-PARC el año pasado y conocer las instalaciones de este importante experimento. Ahora poder conocer los primeros resultados ha producido emoción y mucho trabajo que realizar también (llamadas todo el día).
Los neutrinos nos siguen sorprendiendo con interesantes resultados, sería genial que se confirmara que las partículas más escurridizas y pequeñas que conocemos puediesen ser responsables de efectos tan dramáticos como nuestra propia existencia.
T2K es una colaboración internacional de alrededor de 500 científicos de 59 instituciones en 12 países.
