El primer evento T2K visto en el Super-Kamiokande. Cada punto es una PMT (célula fotoeléctrica) que ha detectado luz. Los dos círculos deimpactos indican que un neutrino probablemente ha producido una partícula llamada π0 (pión neutro, perteneciente a los mesones), perfectamente en el tiempo de llegada de un pulso de neutrinos de J-PARC. Otro tenue círculo rodea el punto de vista de esta imagen, que muestra una tercera partícula creada por el neutrino."Es un gran paso adelante", dijo el portavoz de T2K Takashi Kobayashi. "Hemos estado trabajando duro durante más de 10 años para que esto ocurra."
Ellos han construido su nueva línea de luz de neutrinos, que entregará los haces de neutrinos más poderoso del mundo, para estudiar el misterioso fenómeno conocido como oscilaciones de neutrinos, y la observación de este evento demuestra que su estudio puede ahora empezar.
"Los neutrinos son los elusivos fantasmas de la física de partículas", explica Kobayashi. "Ellos vienen en tres tipos, llamados neutrinos electrónicos, neutrinos muónicos y neutrinos tauónicos, que se creía -de cada uno de ellos-, eran inmutables".
El modelo estandar. Se puede observar la ubicación y características de los tres tipos de neutrinos: neutrino electrón o electrónico, neutrino muón o muónico y neutrino tau o tauónico. Crédito: Wikipedia.Interactuando sólo débilmente con la materia, los neutrinos pueden atravesar toda la tierra con una atenuación muy inferior a la que sufre la luz que pasa a través del vidrio de una ventana. La misma debilidad de sus interacciones permite a los físicos hacer predicciones muy precisas de su comportamiento, por lo que fue un shock cuando las mediciones del flujo de neutrinos procedentes de las reacciones termonucleares en el sol, que son su fuente de energía, fueron mucho menores de lo previsto. Una segunda anomalía fue claramente demostrada por Super-Kamiokande, 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 vienen de arriba o de abajo (que no debería haber sido posible, dada nuestra comprensión de la física de partículas). Otros experimentos, tales como KamLAND (también se presentó en Kamioka), han demostrado de manera concluyente que estas anomalías son causadas por las oscilaciones de neutrinos, un interesante y sorprendente proceso físico en el que un tipo de neutrino se transforma en otro.
Un dibujo en corte del Detector Super-Kamiokande. El detector es un cilindro de 40 metros de diámetro por 40 metros de alto lleno de agua ultrapura y rodeado de más de 10.000 células fotoeléctricas de 50cm (PMT), cada una lo suficientemente sensibles como para ver un solo fotón. "Felicitaciones del CERN en el primer evento de neutrinos T2K visto en Super-Kamiokande", dijo el Director General del CERN Rolf Heuer. "Cambio en Superbeam neutrinos primero del mundo es un gran logro, y se establece para que los grandes avances en la comprensión de ésta, la más difícil de las partículas. Incluso en un momento de dificultades financieras en todo el mundo, es importante no perder de vista el hecho de que la ciencia básica es y siempre será un elemento fundamental del progreso. Por tanto, es alentador ver como una nueva e importante iniciativa de la ciencia básica se está poniendo en marcha ahora ".
El experimento T2K se ha construido para realizar mediciones de precisión sin precedentes de las ahora conocidas oscilaciones de neutrinos, y buscar un tipo hasta ahora inobservado de oscilación que causaría una pequeña fracción de los neutrinos muónicos producido en J-PARC para convertirse en neutrinos electrónicos en el tiempo que ellos alcanzan el Super-Kamiokande.
"Este primer evento de neutrinos marca un gran logro para T2K y es un hito para el campo de rápido crecimiento de la física de neutrinos en todo el mundo", dijo el Director del Fermilab Pier Oddone. "Enviamos nuestras más cálidas felicitaciones de Fermilab, junto con nuestros mejores deseos para la ciencia emocionante que le seguirá".
La emoción es compartida por el Dr. Nigel Smith, Director de SNOLAB: "SNOLAB felicita calurosamente al equipo de T2K en este formidable hito para su proyecto, que pone de relieve los grandes logros alcanzados por esta colaboración en el desarrollo de nuevos detectores y tecnología de aceleración. El conocimiento que T2K revela sobre el neutrino adelantará nuestra comprensión de estas partículas sub-atómicas y su papel dentro del Universo, y por qué el universo se ve como es."
El Profeosr Dr. Joachim Mnich, Director responsable de Física de Altas Energías y Física de Astropartículas en DESY también señala: "más sinceras felicitaciones de DESY en ver el evento de neutrinos primera y convirtiéndose así en líder en la carrera para comprender el neutrino difícil! A través de nuestra larga historia de colaboración con los laboratorios científicos japoneses y que el valor de su obra más alta y la esperanza de que el proyecto T2K ayudará a que el neutrino menos difícil de alcanzar. "
Observando el nuevo tipo de oscilación se abriría la posibilidad de comparar las oscilaciones de neutrinos y anti-neutrinos, que muchos teóricos creen que puede estar relacionado con uno de los grandes misterios de la física fundamental, ¿por qué hay más materia que antimateria en el universo ? "La observación de este primer neutrinos (ver figura) significa que la cacería ha comenzado", dijo el profesor Koichiro Nishikawa, Director del Instituto de Partículas y de Estudios Nucleares de KEK y fundador de T2K. "Se esperan los primeros resultados físicos para finales de este año. Este es el comienzo. Estoy esperando por mucho más por venir pronto! "
Un esquema de un viaje de neutrinos desde la línea de luz de neutrinos en J-PARC, a través de los detectores cercanos (punto amarillo) que se utilizan para determinar las propiedades del haz de neutrinos, y recorriendo a partir de ahí 295 kilometros por debajo de Japón hasta el Super-Kamiokande.Antecedentes: La colaboración T2K consta de 508 físicos de 62 instituciones en 12 países (Japón, Corea del Sur, Canadá, Estados Unidos, el Reino Unido, Francia, España, Italia, Suiza, Alemania, Polonia y Rusia). El experimento consiste en una nueva línea de luz de neutrinos utilizando el recientemente construido sincrotrón de 30 GeV en el laboratorio J- PARC en Tokai, Japón; un conjunto de detectores cercanos construidos a 280 metros de la meta de producción de los neutrinos, y el detector Super-Kamiokande en el oeste de Japón.
Fuentes:
• First T2K neutrino event observed at Super-Kamiokande (Symmetry Breaking)
• The First T2K Neutrino Event Observed at Super-Kamiokande (J-PARC, KEK)
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