Evento de neutrinos en el Super-Kamiokande puede ayudar a resolver el misterio de la antimateria

Los físicos de partículas del Reino Unido que trabajan en el proyecto T2K multinacional, diseñado para detectar algunas de las partículas de menos comprendidas del universo, han ayudado rastrear su primer. La partícula recorrió 295 kilometros por debajo de Japón cruzando el país de este al oeste. Este evento podría arrojar más luz sobre el papel de los neutrinos en el universo primitivo. Incluso podría ayudar a responder preguntas sobre el misterio de por qué hay más materia que antimateria en el universo.
Esquema del viaje del neutrino desde el línea de haces de neutrinos en J-PARC, a través de los detectores cercanos (puntos amarillos) que se emplearon para determinar las propiedades del haz de neutrinos, hasta el super-Kamiokande, realizando un viaje subterráneo de 295 km por debajo de Japón. Crédito: colaboración T2K
T2K (Tokai a Kamioka), un experimento internacional encabezado por Japón y financiado en parte por el Science and Technology Facilities Council (STFC), del Reino Unido, fue construido para ayudar a comprender con una precisión sin precedentes las extrañas propiedades del desconcertante neutrino.
"Los neutrinos son las partículas fantasmas. Las más escurridizas de la física de partículas, explicó el portavoz del T2K Takashi Kobayashi."Los neutrinos vienen en tres variedades: llamadas neutrinos de electrón, neutrinos de muón y neutrinos tau, que antes se pensaba que no cambiaban. Este es un gran paso adelante, hemos estado trabajando duro durante más de 10 años para que esto suceda".
T2K es una nueva construcción en la instalación J-PARC en el pueblo de Tokai (al norte de Tokio)que comenzará ahora a tratar de tomar las mediciones de las oscilaciones de neutrinos que hasta ahora no pueden ser observados y que podrían causar una pequeña fracción de los neutrinos de muón que se cree que no cambian para convertirse en neutrinos de electrón en el momento en que llegan al Super detector gigante subterráneo Kamiokande al otro lado de Japón.
"Observar el nuevo tipo de oscilación abriría la posibilidad de comparar las oscilaciones de neutrinos y anti-neutrinos, que muchos teóricos creen que puede estar relacionadas con uno de los grandes misterios de la física fundamental: ¿Por qué hay más materia que antimateria en el universo?", comentó el profesor David Wark, del Imperial College de Londres y Laboratorio Rutherford Appleton del STFC, que es coportavoz de la colaboración internacional del experimento T2K: "¡La observación del primer neutrino significa que la caza ha comenzado!"
Los neutrinos sólo interactúan débilmente con la materia, los neutrinos pueden atravesar toda la Tierra con una pérdida muchísimo menor a la que presenta la intensidad de los rayos de luz al atravesar una ventana. La propia debilidad de sus interacciones permite a los físicos hacer predicciones muy precisas sobre como deberían comportarse.
"Las primeras mediciones del flujo de neutrinos procedentes de reacciones termonucleares que proporcionan la energía de nuestro Sol poder fueron una especie de shock, ya que fueron mucho menores de lo previsto", explicó el profesor Wark.
Una segunda anomalía fue claramente demostrado por Super-Kamiokande,fue cuando se puso de manifiesto que el flujo de los diferentes tipos de neutrinos generados en nuestra atmósfera por la interacción de los rayos cósmicos era diferente dependiendo de si los neutrinos venían de arriba o de abajo (algo que no debería haber sido posible, en nuestra comprensión de la física de partículas). Otros experimentos, como KamLAND (también desarrollado en Kamioka), el experimento americano-canadiense-británico ONS, y el experimento MINOS apoyado por el STFC, han demostrado de manera concluyente que estas anomalías son causadas por las oscilaciones de neutrinos, en el que un tipo de neutrino se transforma en otro.
Corte del detector Super-Kamiokande. Ek detector es un cilindro de 40 metros de diámetro y 40 m de alto lleno de agua ultrapura y rodeado por más de 10.000 fototubos de 50cm (PMTs), cada uno lo suficientemente sensible como para detectar un sólo foton. Crédito: Observatorio de Kamioka
Científicos del Reino Unido de 9 instituciones, que están entre los 508 físicos de 12 países implicados, han hecho una significativa contribución a la investigación, fabricando componentes muy importantes para el acelerador y para los detectores. El Reino Unido también está liderando el trabajo de software para el análisis del experimento y participando activamente utilizando los datos para explorar las propiedades de los neutrinos.
El profesor John Womersley, Director de Programas Científicos del STFC dijo: "El STFC se enorgullece de financiar un experimento que podría hacer contribuir de forma significativa que permita comprender estas esquivas partículas y por extensión todo lo que sabemos sobre la formación del universo".
Los primeros resultados científicos de este experimento, se esperan no se esperan en de pocos meses, sino que serán necesarios varios años antes de que se encuentre alguna respuesta definitiva.
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Publicado en Odisea cósmica¡Suscríbete Ya!