Un estudi de l’Institut de Física Corpuscular (CSIC-UV) i la Universitat de Harvard mostra per primera vegada la producció d’un tipus de neutrins procedents de fenòmens extrems. El treball, portada en la revista Physical Review Letters, suposa un canvi per als models en què es basen els futurs experiments de Física que busquen aquestes partícules elementals.

La detecció de neutrins per estudiar els fenòmens més extrems de l’Univers és un dels camps més innovadors de la Física. Ací, l’Institut de Física Corpuscular (IFIC) –centre mixt del Consell Superior d’Investigacions Científiques (CSIC) i la Universitat de València (UV)– i la Universitat de Harvard (EUA) han col·laborat en un estudi que mostra per primera vegada la producció d’un tipus de neutrí procedent d’aquests fenòmens galàctics mitjançant un efecte no previst. El seu treball és portada d’una de les revistes més importants en Física, Physical Review Letters.

Els neutrins són les partícules elementals més abundants de l’Univers. També són les més difícils de detectar, perquè les seues propietats fan que amb a penes interactuen amb la matèria ordinària. Per això mateix contenen un missatge directe del lloc on s’originen, en fenòmens extrems de l’Univers com esclats de supernoves. De la mateixa manera que es poden utilitzar ones gravitacionals per estudiar els forats negres, es podrien utilitzar neutrins per estudiar aquests fenòmens.

Diversos experiments tenen com a objectiu detectar aquests neutrins extragalàctics, que arriben a la Terra amb energies milers de vegades superiors a les observades en acceleradors de partícules com el Gran Col·lisionador d’Hadrons (LHC) del CERN. En particular, el neutrí tauònic, un dels tres tipus de neutrins coneguts, és el principal focus d’atenció per a la majoria dels experiments que actualment es dissenyen. Això és perquè els neutrins tauònics tenen unes propietats que permeten detectar-los més fàcilment.

En aquest treball, Alfonso García Soto, investigador Marie Curie a l’IFIC i a Harvard, juntament amb Pavel Zhelnin, Ibrahim Safa i Carlos Argüelles-Delgado –tots ells investigadors del Departament de Física i Laboratori de Física de Partícules i Cosmologia de la Universitat de Harvard– han mostrat per primera vegada que un altre tipus de neutrins poden produir neutrins tauònics quan creuen la Terra, fet que és significatiu i no s’havia tingut en compte fins ara. A més, han pogut demostrar que la pròxima generació d’experiments es veurà afectada per aquest fenomen. Per això, els experts destaquen la necessitat de dissenyar experiments que puguen observar no només neutrins tauònics, sinó també un altre tipus de neutrins.

Resposta positiva de la comunitat científica

L’estudi dels neutrins d’alta energia es converteix en un tema molt atractiu gràcies a experiments com IceCube o ANTARES. “Estem tenint una resposta molt positiva de la comunitat científica sobre aquest treball, ja que el fenomen que hem estudiat ressalta la necessitat de crear un ecosistema d’experiments si volem entendre l’origen dels neutrins d’alta energia”, explica García Soto.

Aquest treball sorgeix en el marc del projecte UNOS, finançat per fons europeus associats al programa Marie Skłodowska-Curie Actions. Gràcies a aquest projecte, investigadors del grup del grup de KM3NeT/ANTARES de l’IFIC i el Departament de Física de la Universitat de Harvard estan col·laborant en diversos estudis sobre neutrins d’alta energia.

“Veure el nostre treball en la portada d’una revista que ha publicat per primera vegada molts dels grans descobriments en el camp de la Física de Partícules és molt especial”, assegura l’investigador de l’IFIC.

Referencia:

Garcia Soto, P. Zhelnin, I. Safa, and C. A. Argüelles. Tau Appearance from High-Energy Neutrino Interactions. Phys. Rev. Lett. 128, 171101. DOI:  https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.128.171101