Los nuevos resultados muestran una diferencia en la forma en que se comportan los neutrinos y los antineutrinos, lo que podría ayudar a explicar por qué hay tanta materia en el universo.

Los resultados, anunciado hoy por el equipo internacional de científicos, incluido un gran grupo del Imperial College London, sugieren que podría haber una diferencia entre el comportamiento de la materia y la antimateria.

La Colaboración T2K de científicos estudia las propiedades de los neutrinos y sus contrapartes de antimateria, antineutrinos. Los neutrinos son partículas fundamentales que componen nuestro universo y se encuentran entre los menos comprendidos. Sin embargo, cada segundo, alrededor de 50 billones de neutrinos del Sol atraviesan su cuerpo.

Es importante comprender si los neutrinos y los antineutrinos se comportan de manera diferente, porque si todos los tipos de materia y antimateria se comportan de la misma manera, deberían haberse aniquilado por completo poco después del Big Bang. Si este fuera el caso, nuestro universo no existiría.

Tanto los neutrinos como los antineutrinos pueden cambiar entre tres 'sabores' a medida que viajan, electrón llamado, neutrinos muon y tau. Los cambios entre los tres sabores se conocen como oscilaciones.

Para explorar estas oscilaciones, el experimento T2K dispara un rayo de neutrinos o antineutrinos desde el laboratorio J-PARC en la costa este de Japón. Cuando el rayo alcanza el detector Super-Kamiokande, A 295 km en el oeste de Japón, Luego, los científicos buscan una diferencia en las oscilaciones de neutrinos y antineutrinos.

Los últimos resultados experimentales analizaron las oscilaciones que dieron como resultado la aparición de neutrinos electrónicos y antineutrinos. Hubo una tasa de aparición de neutrinos de electrones más alta de lo esperado en comparación con las apariciones de antineutrinos de electrones.

Probando nueva física fundamental

Dr. Morgan Wascko, co-portavoz internacional del experimento T2K del Departamento de Física del Imperial College de Londres, dijo:"El resultado actual de T2K muestra un indicio fascinante de que existe una asimetría entre el comportamiento de los neutrinos y los antineutrinos; en otras palabras, una asimetría entre el comportamiento de la materia y la antimateria. Ahora necesitamos recopilar más datos para mejorar la importancia de nuestro asimetría."

a T2K Collaboration es un equipo internacional de alrededor de 500 físicos de 63 institutos en 11 países, incluido el Reino Unido, Japón, los Estados Unidos, Canadá, Francia, y Suiza. Un gran equipo del Departamento de Física de Imperial, dirigido por el Dr. Yoshi Uchida y el Dr. Wascko, participó en la producción del último resultado, incluidos estudiantes y postdoctorados.

Dr. Patrick Dunne, uno de los analizadores de plomo del resultado, dijo:"El papel que jugamos yo y varios otros en Imperial es hacer el análisis estadístico para unir todo este trabajo en un resultado final. Pasamos meses comprobando que hemos tenido en cuenta todo sobre nuestro detector y nuestro modelo de cómo interactúan los neutrinos .

"Después de que todo esto esté completo, Uno de los grandes privilegios de ser una de las personas que da este paso final es conocer el resultado un poco antes que los demás, que es realmente emocionante.

"Con suerte, estas indicaciones nos dicen que la configuración actual, y los experimentos que planeamos seguir podrá realizar mediciones precisas de estas diferencias materia-antimateria. La compatibilidad con estas medidas será una prueba muy importante para que pasen las nuevas teorías fundamentales de la física ".

De super a hiper

Aunque este trabajo es prometedor, todavía existen incertidumbres sistemáticas, por lo que el equipo de T2K está diseñando una actualización del detector para mejorar su sensibilidad.

Dr. Phillip Litchfield, quien dirigió la revisión del análisis por parte de Imperial, dijo:"El futuro experimento en el que Imperial está más involucrado es Hyper-Kamiokande, la actualización al detector Super-Kamiokande.

"Esto logrará resultados mucho más precisos (y por lo tanto también más definitivos) simplemente en virtud de ser más grande y observar cientos de veces más neutrinos de los que hemos recolectado hasta la fecha. En este sentido, es más bien como obtener una mejor imagen de la naturaleza al tener un mejor cámara.

"Pero otra posibilidad en la que participamos activamente es colocar un segundo módulo detector mucho más lejos en la misma línea de luz, en Corea del Sur en lugar de Japón. Esto, en efecto, nos permite observar los mismos fenómenos desde un ángulo diferente ".

Aunque es posible que el equipo tenga que esperar actualizaciones y nuevos experimentos para confirmar su resultado, El Dr. Litchfield señala que la ciencia avanza mucho más rápido de lo previsto. Dijo:"Es muy emocionante que podamos producir estos resultados con tanta rapidez.

"T2K ha tenido suerte en cierto sentido porque cuando descubrimos la aparición de neutrinos de electrones en 2013, el efecto observado fue mucho mayor de lo esperado cuando diseñamos el experimento. Si me hubieras preguntado en 2010 cuándo veríamos el resultado actual, Lo habría adivinado en algún momento a mediados de la década de 2020.

"La tremenda velocidad a la que estamos encontrando estos resultados es un desafío en sí mismo:tenemos que observar todos nuestros modelos y técnicas de análisis y asegurarnos de que sean lo suficientemente detallados y robustos para hacer esta medición más complicada". no es el más simple que imaginamos en el que podríamos estar trabajando en 2017 ".