(Derecha) Representación gráfica del reactor nuclear que muestra el núcleo (cilindro rosa) y la posición del detector dentro de la galería del tendón (recuadro amarillo), 24 metros del núcleo. (Izquierda) Configuración del detector. Crédito:Instituto de Ciencias Básicas
Apodado como "partículas fantasma, "los neutrinos no tienen carga eléctrica y sus masas son tan pequeñas que son difíciles de observar. El sol, reactores nucleares, las explosiones de supernovas las crean, cuando sus núcleos atraviesan una desintegración radiactiva, conocido como desintegración beta. El Centro de Física Subterránea, dentro del Instituto de Ciencias Básicas (IBS) dirigió el Experimento de Neutrinos para Oscilación en Línea Base Corta (NEOS) para estudiar los neutrinos más esquivos, los llamados 'neutrinos estériles'. Sus resultados ya están disponibles en la revista. Cartas de revisión física .
Los neutrinos detectados hasta ahora vienen en tres tipos, o sabores:neutrino de electrones, neutrino muón, y tau neutrino. Los neutrinos pueden cambiar de un tipo a otro, a través de un fenómeno llamado oscilación de neutrinos. Curiosamente, experimentos anteriores midieron estas oscilaciones y encontraron una anomalía en los datos:el número de neutrinos medidos es aproximadamente un 7% menor que el valor predicho. Los investigadores han propuesto que estos neutrinos que desaparecen, transformarse en un cuarto tipo de neutrinos, esos son los neutrinos estériles.
El experimento tuvo lugar dentro de la Central Nuclear de Hanbit en Yeonggwang (Corea del Sur), un reactor nuclear estándar que se espera que produzca 5.1020 neutrinos por segundo, como subproductos de la reacción que genera energía nuclear.
Primeramente, los científicos tuvieron que superar el problema de las señales de fondo presentes en la atmósfera, eso podría dificultar la detección de neutrinos. Una solución fue instalar el detector bajo tierra, lo más cerca posible del núcleo del reactor, donde tiene lugar la reacción de desintegración beta. En este caso, el detector de neutrinos se instaló a 24 metros del núcleo, en una estructura denominada galería de tendones. El detector estaba protegido por varias capas de bloques de plomo, que protegen el detector de los rayos gamma, y de polietileno boratado para bloquear neutrones.
(a) Los datos recopilados de los experimentos NEOS se comparan con el modelo teórico (H-M-V) y un experimento anterior (Daya Bay) realizado en China. Los experimentos y la teoría coinciden con todas las energías, pero existen algunas diferencias en los resultados esperados y calculados a energías entre 4 y 6 MeV. (b) En particular, un pico a 5 MeV, denominado "el aumento de 5 MeV", que se midió en el experimento NEOS, pero no predicho en el modelo teórico, todavía no tiene explicación. (c) El mismo pico está presente en los datos del experimento de Daya Bay. Crédito:Instituto de Ciencias Básicas
Los científicos midieron la cantidad de neutrinos electrónicos usando un detector, que contiene un centelleador líquido llamado, que produce una señal de luz cuando un neutrino interactúa con él. Luego compararon sus resultados con los datos obtenidos de otros experimentos y cálculos teóricos. En algunos casos, los resultados de NEOS coincidieron con los datos anteriores, pero en otros casos difirieron. Por ejemplo, los datos muestran que hay una abundancia inexplicable de neutrinos con energía de 5 MeV (Megaelectrones Voltios), apodado "el aumento de 5 MeV", mucho más alto que el predicho por los modelos teóricos.
El experimento logró medir neutrinos electrónicos con gran precisión y bajas señales de fondo. Sin embargo, Los neutrinos estériles no fueron detectados y siguen siendo algunas de las partículas más misteriosas de nuestro Universo. Los resultados también muestran que es necesario establecer nuevos límites para la detección de neutrinos estériles, ya que las oscilaciones que convierten los neutrinos electrónicos en neutrinos estériles son probablemente menores que las mostradas anteriormente. "Estos resultados no significan que no existan neutrinos estériles, pero que son más difíciles de encontrar de lo que se pensaba anteriormente, "explica OH Yoomin, uno de los autores de este estudio.
