Un grupo de físicos, tres del Departamento de Física y Laboratorio de Física de Partículas y Cosmología de la Universidad de Harvard, y el cuarto de la Universidad de Liverpool, ha encontrado evidencia que sugiere que mediciones adicionales de neutrinos generados en la atmósfera de la Tierra podrían usarse para revelar cómo los tres Se ordenan los tipos de masas de neutrinos.

En su artículo publicado en la revista Physical Review X , C. A. Argüelles, I. Martínez-Soler, M. Jin y P Fernández, describen cómo llevaron a cabo un análisis de las sensibilidades esperadas de los experimentos actuales y futuros de agua/hielo-neutrinos atmosféricos de Cherenkov, ya que pueden relacionarse con los tres tipos de oscilaciones de neutrinos.

Josh Spitz, físico de la Universidad de Michigan, ha publicado un artículo de News &Views en Nature. describiendo el trabajo realizado por el equipo en este nuevo esfuerzo.

Los neutrinos son partículas subatómicas y se conocen tres variedades; electrón-neutrino, muón-neutrino y tau-neutrino:se cree que su tipo se establece cuando se crea. Los neutrinos se pueden crear de diversas formas, como durante una supernova u otro evento astral importante. Curiosamente, también pueden cambiar de un tipo a otro, por ejemplo cuando pasan por un planeta. Estos cambios se conocen como mezcla cuántica.

Los científicos han estado estudiando los neutrinos con la esperanza de ayudar a descubrir algunos de los grandes misterios que aún quedan en la física, como la naturaleza de la gravedad y la materia oscura. Como señala el equipo de este nuevo esfuerzo, desarrollar formas de medir los neutrinos con mayor precisión conduciría a una mejor comprensión de cómo funciona la mezcla. Uno de los objetivos es determinar las masas de los tres tipos de neutrinos.

Los físicos estudian los neutrinos de diversas formas, como generándolos mediante colisionadores de aceleradores de partículas, observándolos en la naturaleza y estudiando los medios por los cuales se generan en la atmósfera de la Tierra cuando los rayos cósmicos chocan con los átomos atmosféricos. Es en este tercer método en el que el equipo de investigación ha centrado sus esfuerzos.

Los esfuerzos actuales para estudiar tales neutrinos normalmente implican la construcción de cámaras de agua o hielo con fotodetectores lo suficientemente sensibles como para capturar los neutrinos cuando chocan con los átomos en el tanque. Al estudiar el patrón de luz emitido durante tales colisiones, los investigadores pueden determinar el tipo de neutrino involucrado, su nivel de energía y qué distancia viajó antes de que ocurriera la colisión.

Al analizar una gran muestra de este tipo de colisiones y los datos que han revelado hasta el momento, el equipo de investigación descubrió que la información se está acumulando a un ritmo que debería permitir determinar las masas de los tres tipos de neutrinos para el año 2030.

Más información: C. A. Argüelles et al, Medición de oscilaciones con un millón de neutrinos atmosféricos, Physical Review X (2023). DOI:10.1103/PhysRevX.13.041055

Josh Spitz, Los secretos de los neutrinos podrían ser revelados por la atmósfera de la Tierra, Naturaleza (2023). www.nature.com/articles/d41586-023-04085-0

Información de la revista: Naturaleza , Revisión física X

© 2023 Red Ciencia X