Un equipo multidisciplinar e internacional de 250 científicos ha identificado las primeras interacciones de neutrinos en el Detector de Corta Distancia del Laboratorio Nacional Fermi (Fermilab) del Departamento de Energía de los Estados Unidos. Esta detección de neutrinos es el resultado de una década de planificación, creación de prototipos y construcción del propio detector (SBND, por sus siglas en inglés). Investigadores de la Universidad de Granada, en concreto del departamento de Física Teórica y del Cosmos, han formado parte de este equipo desde el inicio.
Diego García Gámez, miembro de este equipo granadino, ha destacado la contribución de la UGR, que ha supuesto “coordinar y desarrollar tanto la simulación como los algoritmos de reconstrucción de la luz de centelleo y su sistema de detección dentro del experimento, además de liderar estudios sobre búsqueda de hiperones, producción de piones en procesos de corriente cargada y producción coherente de mesones”.
García Gámez explica que, en este momento, el Modelo Estándar es la mejor teoría sobre el funcionamiento del universo en su nivel más fundamental, y es la guía que utilizan los físicos de partículas para calcularlo todo, desde las colisiones de partículas de alta intensidad en los aceleradores de partículas hasta las desintegraciones más raras. “Pero a pesar de ser una teoría que ha superado muchas pruebas, el Modelo Estándar está incompleto”, puntualiza.
En los últimos 30 años, varios experimentos han observado anomalías que podrían indicar la existencia de un nuevo tipo de neutrino, la segunda partícula más abundante del universo. Sin embargo, a pesar de ser tan abundantes, son increíblemente difíciles de estudiar porque sólo interactúan a través de la gravedad y la fuerza nuclear débil, lo que significa que casi nunca aparecen en un detector. A día de hoy se han clasificado tres tipos, o sabores, de neutrinos: muon, electrón y tau. Estas partículas, para añadir más dificultad a su investigación, son capaces de cambiar de sabores, oscilando de muon a electrón y a tau.
Los científicos tienen una idea bastante aproximada de cuántos neutrinos de cada tipo deben estar presentes a diferentes distancias de la fuente que los origina. Sin embargo, las observaciones no coincidían con esas predicciones, lo que podría significar que hay más tipos de neutrinos que los tres conocidos.
El Programa de Neutrinos de Corta Distancia de Fermilab en el que ha participado la UGR estudiará las oscilaciones de neutrinos y buscará pruebas que puedan confirmar o rechazar de manera definitiva la existencia de este cuarto neutrino. Dentro de este programa, SBND es el detector más cercano, midiendo los neutrinos tal y como se producen en el haz. Por otro lado se encuentra ICARUS, que comenzó a recopilar datos en 2021, y que al actuar como detector lejano, medirá los neutrinos después de que hayan oscilado potencialmente.
Más allá de la caza de nuevos neutrinos
SBND cuenta además con un apasionante programa de física propio. Al estar situado tan cerca del haz de neutrinos, SBND verá 7.000 interacciones al día, más neutrinos que ningún otro detector de su clase. Esta gran muestra de datos permitirá a los investigadores estudiar las interacciones de neutrinos con una precisión sin precedentes. “Recogeremos 10 veces más datos sobre cómo interactúan los neutrinos con el argón que todos los experimentos anteriores juntos”, afirma Ornella Palamara, científica de Fermilab y co-portavoz de SBND. “Por tanto, los análisis que hagamos serán también muy importantes para el expermiento futuro DUNE”.
