Un investigador del IFIC obtiene un contrato Marie Curie para investigar la existencia de un nuevo tipo de neutrino
El neutrino es una de las partículas elementales más abundantes del Universo, y también una de las más desconocidas. Sus características hacen que sea muy difícil estudiarlo. Un ejemplo: los tres tipos de neutrinos que se conocen ‘oscilan’ entre sí, se transforman durante su viaje por el espacio. Recientemente, algunos experimentos han observado anomalías en estas oscilaciones, que algunos asocian a la existencia de un nuevo tipo de neutrino llamado ‘estéril’. Comprobar su existencia es uno de los objetivos de Stefano Gariazzo, que acaba de recibir un contrato postdoctoral Marie Skłodowska-Curie para llevar a cabo su investigación en el Instituto de Física Corpuscular (IFIC, CSIC-Universitat de València). Además, el investigador analizará las repercusiones que este nuevo neutrino tendría en el Universo temprano.
Stefano Gariazzo (Biella, Italia, 1988) ha obtenido un contrato individual Marie Skłodowska-Curie para llevar a cabo su investigación en un centro europeo desde el pasado mes de abril. En su caso, escoge el IFIC por su prestigio internacional en física de neutrinos, además de que su supervisor, Sergio Pastor Carpi, es un experto en su aplicación a la cosmología, la disciplina que trata del origen y evolución del Universo. Así, Gariazzo llevará a cabo su trabajo como miembro del grupo de Astropartículas y Altas Energías (AHEP) del IFIC durante los dos próximos años gracias a la financiación europea cercana a los 160.000 euros.
Con el proyecto ENCORE (Exploring Neutrinos: Cosmology, Oscillations, Reactors), el investigador de IFIC analizará los datos de los experimentos DANSS (Rusia) y NEOS (Corea del Sur) para buscar pistas de la existencia del ‘neutrino estéril’. Se denomina así porque, a diferencia de los tres tipos de neutrinos conocidos (que corresponden a las tres familias de partículas elementales), solo interactúan mediante la gravedad, una de las cuatro fuerzas fundamentales de la Naturaleza, y las oscilaciones con los demás neutrinos.
“Ambos experimentos han obtenido resultados recientes que muestran anomalías en las oscilaciones a corta distancia de los neutrinos”, explica Gariazzo. Los dos sitúan detectores a menos de 25 metros de la fuente de neutrinos, sendos reactores nucleares de las plantas de Kalinin (cerca de Moscú) y Hanbit (suroeste de Corea). Los neutrinos se producen abundantemente en las centrales nucleares, por lo que se suelen emplazar detectores cerca para estudiarlos. Sin embargo, no es habitual situarlos tan cerca, por lo que estos resultados han sorprendido a la comunidad científica.
En estos detectores se obtienen menos neutrinos del tipo esperado que los que se emiten en los reactores. Según Gariazzo, puede haber problemas en las teorías que calculan el flujo de neutrinos emitido por los reactores nucleares. Pero parte de su trabajo en el IFIC será analizar los resultados de estos experimentos para buscar indicios de estos neutrinos estériles. Otros experimentos como SOLID (Bélgica), Stereo (Francia) y MicroBOONE (EE.UU.) también investigan en esa dirección.
Implicaciones cosmológicas
La otra parte del trabajo consiste en calcular las implicaciones que la existencia del neutrino estéril tendría en el origen del Universo. A pesar de no interactuar apenas con el resto de materia y de su masa tan pequeña, el neutrino es muy abundante en el Universo. Así, la existencia de otro tipo vendría a alterar la composición del cosmos primigenio, influyendo tal vez en cuestiones como la asimetría materia-antimateria y la composición de la llamada materia oscura.
“Es la primera vez que se hacen este tipo de cálculos incluyendo la existencia de este neutrino estéril de forma completa”, asegura Gariazzo. “Antes siempre se hicieron con algún tipo de aproximación, por lo que algo inesperado podría salir”. El investigador italiano, que durante su contrato en el IFIC también trabajará con la investigadora del IFIC Olga Mena, desarrollará parte de su proyecto en la Universidad Técnica de Aquisgrán (Alemania), colaborando con el grupo de Cosmología del profesor Julien Lesgourgues.
Stefano Gariazzo estudió Física en la Universidad de Turín, donde también realizó el doctorado con Carlo Giunti, uno de los mayores expertos en este nuevo tipo de neutrino estéril del mundo. Su trabajo recibió uno de los premios a la mejor tesis en física teórica del Instituto Nacional de Física Nuclear italiano (INFN) en el curso 2015-2016. Desde octubre de 2016 trabaja como investigador postdoctoral en el grupo de Astropartículas y Altas Energías del IFIC.
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Stefano Gariazzo, el investigador del IFIC que ha recibido un contrato postdoctoral Marie Skłodowska-Curie para estudiar la existencia del 'neutrino estéril'. Foto: IFIC.
