Los primeros neutrinos registrados en el nuevo detector japonés

Físicos de la colaboración multinacional del proyecto T2K (Tokai to Kamioka) para estudiar la oscilación de neutrinos, dirigido por Japón, anunció hoy que el fin de semana se detectaron los primeros eventos generados por su haz de neutrinos recién formado en el laboratorio de aceleración J-PARC en Tokai, Japón.

El primer evento de la interacción de neutrinos fue detectado en uno de los 14 módulos del detector de neutrinos T2K llamado INGRID. Un neutrino entra por la izquierda e interactúa dentro del detector, produciendo partículas cargadas cuyas huellas se muestran con círculos rojos. Cada una de las células de color verde en esta figura es un detector de partículas cargadas, y el tamaño de los círculos rojos indican el tamaño de la señal observada en la celda.

Una fotografía del detector de neutrinos INGRID de T2K. Cada uno de los cubos de negro es un módulo de INGRID.

Una visión esquemática del detector de neutrinos INGRID de T2K. De los 14 módulos, 7 están en una línea vertical y 7 en una horizontal. El primer evento de neutrinos fue observado en el módulo más bajo.

Protones del Anillo principal del sincrotrón de 30 GeV fueron dirigidos hacia un objetivo de carbono, donde sus colisiones produjeron partículas cargadas llamadas piones. Estos piones viajaron a través de un volumen lleno de helio, donde decayeron para producir un haz de las elusivas partículas llamadas neutrinos. Estos neutrinos luego volaron 200 metros a través de la tierra a un sofisticado sistema de detección capaz de hacer mediciones detalladas de su energía, dirección y tipo.

Los datos del complejo sistema de detección están todavía pendientes de ser analizados, pero los físicos han visto al menos 3 eventos de neutrinos, en línea con las expectativas basadas en el funcionamiento del detector y el haz actual. El Profesor Koichiro Nishikawa, director del Instituto de Física nuclear y de Partículas en el laboratorio KEK y fundador de la colaboración T2K, dijo: "El experimento T2K está a punto de revelar un misterio de los neutrinos. Me gustaría dar las gracias a todos los que han estado apoyando esta experiencia directa o indirectamente, y agradecer a nuestros excelentes colaboradores de todo el mundo que han hecho posible llegar a esta fase del experimento. Todas las personas en T2K también están en deuda con el acelerador de los físicos que han trabajado tan duro para construir y comisionar los aceleradores. Y sobre todo, quisiera dar las gracias al gobierno japonés y a todos los gobiernos extranjeros por darnos un apoyo firme y me gustaría pedir apoyo continuo. Estamos dispuestos a hacer todo lo posible para revelar los misterios de lo; neutrinos."

Este descubrimiento marca el inicio de la fase operativa del experimento T2K; unos 500 físicos y la colaboración de 12 naciones para medir las propiedades del fantasmal neutrino. El Profesor Atsuto Suzuki, director general del laboratorio KEK, dijo que "Los estudios de neutrinos en el experimento T2K van a develar sus propiedades desconocidas. Los investigadores de todo el mundo deben estar celosos de que una vez más, los neutrinos parecen dispuestos a revelar nuevas propiedades en Japón! La detección de neutrinos es el primer paso hacia ello y casi no puedo esperar para ver los resultados experimentales. "

Los neutrinos interactúan muy débilmente con la materia, y así pasan sin esfuerzo a través de la tierra (y sobre todo a través de los detectores!).

Los neutrinos son partículas subatómicas de tipo fermiónico, de carga neutra y espín 1/2. Los últimos estudios han confirmado que tienen masa. Existen tres tipos de neutrinos asociados a cada una de las familias: leptónicas (sabores): neutrino electrónico, neutrino muónico y neutrino tauónico, más sus respectivas antipartículas. Los neutrinos pueden pasar de una familia a otra (cambiar de sabor) en un proceso conocido como oscilación de neutrinos. La oscilación entre las distintas familias se produce aleatoriamente, y la probabilidad de cambio parece ser más alta en un medio material que en el vacío.

Las mediciones realizadas sobre las últimas décadas, sobre todo por los experimentos de neutrinos de Super-Kamiokande y KamLAND en el oeste de Japón, han demostrado que los neutrinos tienen la extraña propiedad llamada oscilación de neutrinos, en la que un tipo de neutrino se convierte en otro a medida que se propaga por el espacio. Las oscilaciones de neutrinos, que requieren que los neutrinos tengan masa y por lo tanto no se les permitía la oscilación en el conocimiento teórico previo de la física de partículas, las leyes de la sonda físico nuevo y por lo tanto son ahora de gran interés en el estudio de los constituyentes fundamentales de la materia. Pueden incluso estar relacionados con el misterio de por qué hay más materia que antimateria en el universo, y por lo tanto son objeto de intenso estudio en todo el mundo.

El Doctor Takashi Kobayashi, Portavoz del experimento T2K, dijo: "El estudio de las oscilaciones de neutrinos es una de las mejores claves para comprender realmente las leyes más fundamentales de la física, y los progresos de este fin de semana nos llevan un paso más hacia la total comprensión de ellos".

Traducción libre del texto de Symmetry Breaking, basado a su vez en un comunicado de prensa emitido por el laboratorio japonés KEK de física de alta energía, el día 24 de noviembre de 2009, bajo el título: First neutrinos seen in new Japanese detector

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• Leptones
• Neutrinos
• Problema de los neutrinos solares
• Modelo estandar

Imágenes:
Fotos e ilustración, crédito:laboratorio japonés KEK.