¿Por qué hay más materia que antimateria en el universo? La razón podría estar oculta en la naturaleza de los neutrinos:uno de los modelos teóricos preferidos asume, que estas partículas elementales eran idénticas a sus propias anti-partículas. Esto a su vez conduciría a un proceso de desintegración nuclear extremadamente raro, la desintegración doble beta sin neutrinos (0νββ). El experimento GERDA ahora ha alcanzado una mejora muy importante en la búsqueda de la desintegración de 0νββ al reducir las perturbaciones (fondo) a un nivel bajo sin precedentes, lo que lo convierte en el primer experimento "sin fondo" en el campo. Este logro se informa en la reciente Naturaleza artículo que aparece el 6 de abril, 2017.

Los neutrinos son partículas fantasmales que son extremadamente difíciles de detectar. Desempeñan un papel central en la forma en que quema el sol, cómo explotan las supernovas y cómo se forman los elementos durante el Big Bang. La determinación de sus propiedades ha avanzado considerablemente nuestra comprensión de las partículas elementales, mejor documentado por el hecho de que hasta ahora se han otorgado cuatro premios Nobel a la investigación relacionada con los neutrinos. Una propiedad fundamental aún se desconoce:son partículas de neutrinos Majorana, es decir, idénticos a sus propias anti-partículas? En ese caso, existirá una desintegración de 0νββ. Fuertes argumentos teóricos favorecen esta posibilidad y la ausencia mencionada anteriormente de antimateria en nuestro universo probablemente esté relacionada con el carácter Majorana de los neutrinos.

La desintegración beta doble "normal" es un proceso raro permitido en el que dos neutrones en un núcleo se desintegran simultáneamente en dos protones, dos electrones y dos antineutrinos. Se ha observado para algunos núcleos como 76Ge, donde no es posible la desintegración beta única. Los electrones y antineutrinos abandonan el núcleo, solo se pueden detectar los electrones. En la desintegración de 0νββ, ningún neutrino sale del núcleo y la suma de las energías de los electrones es idéntica a la bien conocida liberación de energía de la desintegración. La medición de exactamente esta energía es la firma principal para la desintegración de 0νββ.

Debido a la importancia de la desintegración 0νββ para revelar el carácter de los neutrinos y la nueva física, Hay alrededor de una docena de experimentos en todo el mundo que utilizan diferentes técnicas e isótopos. El experimento GERDA es uno de los principales experimentos en el campo, realizado por una colaboración europea. Se encuentra en el Laboratori Nazionali del Gran Sasso subterráneo de la organización de investigación italiana INFN.

GERDA utiliza detectores de germanio de alta pureza enriquecidos en el isótopo 76Ge. Dado que el germanio es fuente y detector al mismo tiempo, Se puede realizar una configuración compacta con un mínimo de materiales adicionales, lo que da como resultado fondos bajos y una alta eficiencia de detección. La excelente resolución de energía de los detectores de germanio y las novedosas técnicas experimentales desarrolladas por la colaboración GERDA proporcionan una supresión sin precedentes de eventos perturbadores de otras desintegraciones radiactivas (eventos de fondo). Dado que la desintegración de 0νββ tiene una vida media de muchos órdenes de magnitud más larga que la edad del universo, la reducción de eventos de fondo es más crucial para la sensibilidad.

Los detectores de germanio desnudo funcionan a 64 m ³ de argón líquido a una temperatura de -190 grados Celsius. El contenedor de argón en sí está dentro de un 590 m ³ tanque lleno de agua pura que a su vez está protegido por la montaña Gran Sasso contra los rayos cósmicos. El argón y el agua usados ​​son extremadamente puros en uranio y torio; los líquidos actúan como un escudo adicional para la radiactividad natural del entorno. Su instrumentación proporciona medios adicionales de identificación de antecedentes.

Las novedosas técnicas empleadas por GERDA redujeron el número de eventos de fondo de tal manera, que ahora es el primer experimento "sin antecedentes" en el campo. No se han observado desintegraciones de 0νββ durante los primeros cinco meses de toma de datos y un límite inferior de vida media de 5x10 ²⁵ año se derivó. Hasta el final de la toma de datos en 2019, no debe dejarse ningún evento de fondo en la región de energía donde se espera la señal 0νββ y una sensibilidad de 10 ²⁶ se alcanzará el año. Esto hace que GERDA sea el más adecuado para descubrir una señal, que se manifestaría por un pequeño número de eventos en la energía de la señal.