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1 de Octubre de 2016
Física de partículas

Un nuevo método para estudiar las oscilaciones de neutrinos

El experimento Daya Bay logra la medición más precisa hasta la fecha de un parámetro clave en física de neutrinos. El resultado podría ayudar a entender la asimetría entre materia y antimateria en el universo.

Detectores de neutrinos: Interior de uno de los detectores del experimento Daya Bay. Los tubos fotomultiplicadores (esferas) amplifican la señal desencadenada por los neutrinos al interaccionar con el líquido centellador. [CORTESÍA DE ROY KALTSCHMIDT/LABORATORIO NACIONAL LAWRENCE BERKELEY]

La pregunta de por qué el universo se compone de materia y apenas contiene antimateria lleva décadas intrigando a los físicos. Al respecto, estudiar las propiedades de las partículas elementales más esquivas que se conocen, los neutrinos, podría ayudar a resolver la cuestión. Existen tres tipos, o «sabores», de neutrino: el electrónico, el muónico y el tauónico. Al desplazarse, estas partículas pueden «oscilar», o cambiar espontáneamente de sabor. Si la manera en que oscilan los neutrinos difiere ligeramente del modo en que lo hacen los antineutrinos, dicho fenómeno podría haber generado la abundancia de materia observada en el cosmos.

Hasta la fecha se han diseñado varios experimentos para estudiar esas oscilaciones y determinar los parámetros que las definen. Estos son las diferencias de masa entre los neutrinos (un neutrino que se propaga libremente tiene asociada una de tres masas posibles, denotadas m1, m2 y m3) y los «ángulos de mezcla», tres cantidades que indican en qué grado se combinan los neutrinos de masas m1, m2 y m3 para dar lugar a los diferentes sabores. En un artículo publicado hace unos meses en Physical Review D, los miembros del experimento chino Daya Bay han referido un nuevo método de detección que les ha permitido obtener el valor más preciso hasta la fecha de θ13, el ángulo de mezcla entre los neutrinos de masas m1 y m3. Este resultado será de gran ayuda en nuestro empeño por entender la predominancia de la materia en el universo.

Emplazado a unos 55 kilómetros al noreste de Hong Kong, el experimento Daya Bay se compone de ocho detectores idénticos situados a entre 360 metros y 1,9 kilómetros de las centrales nucleares de Daya Bay y Ling Ao. Estos reactores emiten cada segundo 3500 millones de billones de antineutrinos electrónicos. De ellos, un pequeño número interacciona con las 20 toneladas de líquido centellador dopado con gadolinio que contiene cada detector. En concreto, los antineutrinos electrónicos interaccionan con los protones de las moléculas del líquido, lo que genera positrones y neutrones por medio de un proceso conocido como desintegración beta inversa.

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