Físicos de China logran una medida clave en los neutrinos

Artículo publicado por Adrian Cho el 8 de marzo de 2012 en Science News

Las esquivas partículas conocidas como neutrinos son los camaleones del mundo subatómico. Aparecen en tres distintos tipos o “sabores” que pueden cambiar entre sí conforme vuelan a toda velocidad, casi a la velocidad de la luz, apenas interactuando con nada. Ahora, los físicos que trabajan en una planta de energía nuclear de China, han realizado las últimas medidas necesarias para describir esas “oscilaciones de neutrinos”. El resultado completa una descripción conceptual de los neutrinos, y allana el camino para los experimentos que buscan una asimetría en el comportamiento de neutrinos y antineutrinos que podrían ayudar a explicar por qué el universo contiene tanta materia y tan poca antimateria.

“No es sólo un parámetro, es una puerta”, dice Robert Plunkett, físico en el Laboratorio Nacional del Acelerador Fermi en Batavia, Illinois, que trabaja en MINOS, un experimento de neutrinos que usa un acelerador.

Equilibrio de materia y antimateria Crédito: Sandbox Studio


Los tres sabores de neutrinos incluyen los neutrinos electrónicos, que nacen en las reacciones nucleares; los neutrinos muónicos, que emergen de la desintegración de unas partículas llamadas piones; y los neutrinos tauónicos, que se generan en colisiones de partículas en los laboratorios aceleradores. Durante más de una década, los investigadores han sabido que los neutrinos oscilan entre estos sabores. Por ejemplo, los neutrinos electrónicos nacen en el Sol y se transforman en otros sabores antes de alcanzar la Tierra, por lo que llegan menos neutrinos electrónicos de los esperados. De forma similar, los neutrinos muónicos creados cuando los rayos cósmicos impactan en la atmósfera, también pueden cambiar antes de caer al suelo. Esas oscilaciones también demuestran que los neutrinos tienen masa, dado que sólo pueden tener lugar si los neutrinos tienen masas distintas.

En distintos experimentos con detectores subterráneos, aceleradores de partículas y reactores, los investigadores han medido todos los parámetros, salvo uno, dentro del esquema teórico que describe las oscilaciones: las dos diferencias de masas entre los tres neutrinos y tres “ángulos de mezclado” abstractos que, dicho de forma sencilla, describen cuánto se mezcla un sabor en otro. Ahora, los 240 físicos que trabajan en el Experimento de Neutrinos en el Reactor Daya Bay en la Planta de Energía Nuclear de Daya Bay y dos plantas vecinas en Da Peng, China, han medido el último de los tres ángulos de mezclado, conocido como θ13. El equipo presentó sus resultados hoy en un seminario en el Instituto de Física de Alta Energía de la Academia China de las Ciencias en Pekín.

Para calcular el último ángulo, los investigadores estudiaron los antineutrinos electrónicos producidos por los seis reactores de 2,9 gigawatts del lugar. Midieron el flujo de antineutrinos usando dos detectores de 100 toneladas cerca de los reactores y cuatro detectores idénticos a 1,7 kilómetros de distancia. Buscaron una bajada en la tasa a la que los antineutrinos electrónicos alcanzaban el extremo más alejado, lo que indicaría la oscilación de las partículas en los otros dos sabores, lo cual no podían advertir los detectores. Haciendo esto, los investigadores de Daya Bay buscaron una oscilación menor y más rápida solapada sobre la más lenta y larga que tiene en cuenta la desaparición de los neutrinos electrón desde el Sol, que está dominada por un ángulo de mezclado diferente. Encontraron que θ13 es igual a 8,8 grados.

Al hacer una medida definitiva, los investigadores de Daya Bay superaron a otros cuatro equipos que competían por este premio. El pasado junio, los físicos que trabajaban con un experimento de neutrinos basado en un acelerador japonés conocido como T2K estuvieron cerca con unas medidas que usaban una técnica ligeramente distinta. Diez días más tarde, MINOS publicó un resultado similar. En noviembre, los investigadores que trabajaban con el experimento de reactor Double Chooz en el noreste de Francia, informaron de un resultado con una gran incertidumbre. El experimento RENO en Corea del Sur, también estaba midiendo el ángulo.

El equipo de Daya Bay empezó a tomar datos el 24 de diciembre y apenas necesitó 55 días de funcionamiento de los detectores para lograr una medida definitiva. Esto, en parte, se debe a que el ángulo resulta ser bastante grande. “Creo que pasaron unas tres semanas de recolección de datos y ya podíamos ver un efecto significativo”, dice Robert McKeown, colaborador de Daya Bay en la Instalación Nacional del Acelerador Thomas Jefferson en Newport News, Virginia. “Quedamos sorprendidos”.

El hecho de que θ13 no sea cero sugiere que la física de los neutrinos será muy rica durante la próxima década. Por ejemplo, esto implica que podría haber una ligera asimetría entre neutrinos y antineutrinos — conocida como violación CP — una ligera asimetría que podría ayudar a explicar por qué el universo evolucionó para contener tanta materia y tan poca antimateria. “Todos estos efectos de violación CP se desvanecen si θ13 es cero”, dice Paul Langacker, teórico del Instituto para Estudios Avanzados en Princeton, Nueva Jersey. Una medida de cero habrían sido malas noticias para los investigadores de Estados Unidos, Japón y Europa que planean construir enormes detectores de neutrinos que podrían estudiar la violación CP.

El resultado es significativo por otra razón, dice McKeown del laboratorio Jefferson. “Éste es, posiblemente, el resultado físico más importante que jamás haya salido de China”, comenta. Por lo que parece, los físicos de partículas chinos ya han llegado.


Autor: Adrian Cho
Fecha Original: 8 de marzo de 2012
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Comments (6)

  1. Información Bitacoras.com…

    Valora en Bitacoras.com: Artículo publicado por Adrian Cho el 8 de marzo de 2012 en Science News Las esquivas partículas conocidas como neutrinos son los camaleones del mundo subatómico. Aparecen en tres distintos tipos o “sabores” que pueden ……

  2. Dr. Simmetry

    ¿Soy yo, o de cinco años para aquí se está notando muchísimo el peso de la ciencia china hasta el punto de que están ganando por la mano a todos los demás? Claro, es lo que tiene meter pasta en ciencia (otros “recortan” a beneficio de sus banquitos… cuando los banquitos más grandes del mundo ya son los chinos xD).

    En cuanto a lo de las violaciones de simetría… ya veremos si implican lo que pensamos que implican o… no.

  3. Magnifico artìculo Kanijo, no sabìa que los chinos estuvieran tan lejos en la fìsica de los neutrinos llegando hasta considerar una violaciòn CP en el estudio de estas esquivas partìculas con sus antineutrinos, pero han llegados a resultados que esperamos que se puedan afinar como medidas de comprobaciòn.

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  6. [...] de investigadores que trabajan en el Experimento Neutrino del Reactor de Daya Bay en China demostraron cómo estas elusivas y fantasmagóricas partículas que genera, por ejemplo, el Sol, y [...]

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