Observada una extra?a transformaci¨®n de neutrinos en un experimento realizado en Jap¨®n

Los neutrinos son unas extra?as part¨ªculas elementales, muy abundantes en el universo, pero muy dif¨ªciles de detectar, porque apenas interaccionan con la materia (trillones de ellas atraviesan la Tierra de lado a lado cada segundo sin dejar rastro); no tienen carga y su masa es min¨²scula. Adem¨¢s, tienen una propiedad poco frecuente: existen tres familias de neutrinos y los de una familia se transforman en los de otra sencillamente cuando recorren una distancia suficientemente larga. Por ejemplo, los que salen del Sol de unos tipos (en unas proporciones determinadas) llegan a Tierra convertidos en otros.

Los f¨ªsicos hab¨ªan ya detectado y medido dos de esas transformaciones, llamadas oscilaciones, pero faltaba la tercera predicha por los te¨®ricos, en concreto la que convierte los neutrinos del muon en neutrinos del electr¨®n. Ahora en un experimento (T2K) que se realiza en Jap¨®n, pero con la participaci¨®n de unos 500 cient¨ªficos de una docena de pa¨ªses (incluida Espa?a), anuncian haber captado por fin esa oscilaci¨®n a neutrinos del electr¨®n. Ellos dicen que est¨¢n "casi seguros", con un 99,3% de probabilidades, y consideran que cuando el detector est¨¦ de nuevo funcionando tras los desperfectos sufridos con el ¨²ltimo terremoto podr¨¢n obtener datos suficientes para estar completamente seguros.

El experimento de los neutrinos es peculiar: se lanzan haces de neutrinos del muon desde un acelerador (del Japan Proton Accelerator Research Complex) hacia un enorme detector denominado Superkamiokande, a 295 kil¨®metros de distancia, y el vuelo en esa distancia es suficiente para que se produzca la oscilaci¨®n, convirti¨¦ndose -un porcentaje min¨²sculo de ellos- en neutrinos del electr¨®n. "La observaci¨®n de este fen¨®meno contribuye a la medida de la masa de los diferentes tipos de neutrinos, un problema a¨²n no resuelto por la ciencia, as¨ª como al entendimiento de sus relaciones", comentan los expertos del Centro Nacional de F¨ªsica de Part¨ªculas, Astropart¨ªculas y Nuclear (CPAN). "Adem¨¢s, esta detecci¨®n abre la puerta al estudio experimental de uno de los principales misterios del Universo: el dominio de la materia frente a la antimateria".

Superkamiokande es un dep¨®sito subterr¨¢neo con forma cil¨ªndrica que contiene 50.000 toneladas de agua ultrapura y est¨¢ rodeado de sensores que captan los efectos de las interacciones de los neutrinos con las mol¨¦culas de agua (cuando se producen). El experimento se detuvo el 11 de marzo y los expertos est¨¢n ahora reparando los da?os sufridos por el terremoto, pero esperan volver a tomar datos a finales de este a?o.

En el dise?o, construcci¨®n y operaci¨®n de T2K han participado, y participan, cient¨ªficos espa?oles del Instituto de F¨ªsica de Altas Energ¨ªas (IFAE), de la Universidad Aut¨®noma de Barcelona y del Instituto de F¨ªsica Corpuscular (IFIC), del CSIC y de la Universidad de Valencia. Los expertos consideran que T2K es probablemente el experimento de este tipo m¨¢s sensible del mundo.

Cuando se retome la operaci¨®n del experimento, los cient¨ªficos esperan no solo confirmar la oscilaci¨®n de neutrinos del muon en neutrinos del electr¨®n, sino tambi¨¦n combinar esta observaci¨®n con la aparici¨®n de antineutrinos del electr¨®n (la antipart¨ªcula del neutrino electr¨®nico) para investigar el fen¨®meno conocido como violaci¨®n CP, "que podr¨ªa ser la clave para entender el origen de la asimetr¨ªa entre materia y antimateria en el universo", explica el CPAN. Para dar ese paso hay que incrementar la intensidad del haz de neutrinos mu¨®nicos lanzados por el acelerador y mejorar la sensibilidad del detector a 295 kil¨®metros de distancia.