La colaboración T2K ha observado la aparición de 3 candidatos a antineutrinos de tipo electrón en el detector Super-Kamiokande a partir de un haz de antineutrinos de tipo muón generados en el acelerador de J-Parc a casi 300 kilómetros de distancia del detector. Esta aparición y desaparición de tipos de neutrinos y antineutrinos es un fenómeno conocido como 'oscilación de neutrinos'. Su estudio permite abordar la pregunta de por qué vemos más materia que antimateria en el universo.

El experimento T2K ya confirmó hace unos meses la observación de la desaparición de antineutrinos de tipo muón, una medida que se añade al descubrimiento en 2013 de un nuevo tipo de transformación de neutrinos de tipo muón en tipo electrón.

Los 3 candidatos de oscilación de antineutrinos registrados ahora aún son pocos para sacar conclusiones, pero se trata de un primer resultado que confirma la capacidad del experimento T2K para adentrarse en el estudio de las oscilaciones de antineutrinos. T2K volverá a funcionar en modo antineutrino en el otoño de este año con la intención de registrar el doble de datos de los conseguidos hasta ahora y así poder realizar una observación significativa.

Estos resultados se presentaron ayer en la European Physical Society Conference on High Energy Physics (EPS-HEP 2015) que se celebra estos días en Viena.

Materia y antimateria

La búsqueda de apariciones de antineutrinos de tipo electrón es un paso más en el estudio de la simetría de carga-paridad (CP), que nos dice que la antimateria debería comportarse de igual modo que la materia. La violación de este principio en los neutrinos se observaría como una oscilación diferente en neutrinos que en antineutrinos, y daría una importante pista sobre el origen de la distinta cantidad de materia y antimateria que vemos en el universo.

Los resultados de T2K dan un indicio de que los neutrinos podrían violar la simetría CP. Pero el número de datos de los que se disponen es todavía pequeño como para estar seguros. Por eso T2K seguirá funcionando para acumular suficiente estadística.

El experimento T2K

El experimento T2K consiste en un intenso haz de antineutrinos de tipo muón y un complejo sistema de detectores que, situados a diferentes distancias, son capaces de medir la transformación en vuelo de los neutrinos iniciales. El haz se produce en el laboratorio J-PARC (Japan Proton Accelerator Complex), en Tokai (costa este de Honshu, la mayor isla de Japón). Las propiedades iniciales del haz se miden en varios detectores cercanos al punto de producción.

Tras recorrer 295 kilómetros, los antineutrinos alcanzan la costa oeste de la isla y son detectados por Super-Kamiokande, un gigantesco detector de 50 kilotoneladas instalado a un kilómetro de profundidad en una antigua mina de zinc.

El experimento T2K ha sido construido y operado por una colaboración internacional compuesta, en la actualidad, por más de 400 físicos de 59 instituciones pertenecientes a 11 países (Alemania, Canadá, EEUU, España, Francia, Gran Bretaña, Italia, Japón, Polonia, Rusia y Suiza). El experimento esta financiado principalmente por  el ministerio de cultura, deportes, ciencia y tecnología (NEXT) de Japón. España contribuye con dos grupos de investigación, del Institut de Fìsica d’Altes Energies (IFAE) en Barcelona y del Instituto de Física Corpuscular (IFIC, CSIC-UV) en Valencia, que han participado en el diseño, construcción y operación del experimento durante más de 10 años. Ambos grupos han realizado contribuciones muy relevantes al estudio de la oscilación del neutrino, con medidas en el detector de Tokai, el más cercano a la fuente, que mide las propiedades iniciales del haz de neutrinos. España ha financiado la actividad investigadora a través del Ministerio de Economía y Competitividad, la Generalitat de Catalunya y con el apoyo del Centro Nacional de Partículas Astropartículas y Nuclear (CPAN).

Más información:

"Antineutrino oscillations with T2K", Melody Ravonel (Universidad de Ginebra). EPS-HEP conference, Viena 23 julio.