Observada una extraña transformación de neutrinos en un experimento realizado en Japón

Los neutrinos son unas extrañas partículas elementales, muy abundantes en el universo, pero muy difíciles de detectar, porque apenas interaccionan con la materia (trillones de ellas atraviesan la Tierra de lado a lado cada segundo sin dejar rastro); no tienen carga y su masa es minúscula. Además, tienen una propiedad poco frecuente: existen tres familias de neutrinos y los de una familia se transforman en los de otra sencillamente cuando recorren una distancia suficientemente larga. Por ejemplo, los que salen del Sol de unos tipos (en unas proporciones determinadas) llegan a Tierra convertidos en otros.

Los físicos habían ya detectado y medido dos de esas transformaciones, llamadas oscilaciones, pero faltaba la tercera predicha por los teóricos, en concreto la que convierte los neutrinos del muon en neutrinos del electrón. Ahora en un experimento (T2K) que se realiza en Japón, pero con la participación de unos 500 científicos de una docena de países (incluida España), anuncian haber captado por fin esa oscilación a neutrinos del electrón. Ellos dicen que están "casi seguros", con un 99,3% de probabilidades, y consideran que cuando el detector esté de nuevo funcionando tras los desperfectos sufridos con el último terremoto podrán obtener datos suficientes para estar completamente seguros.

El experimento de los neutrinos es peculiar: se lanzan haces de neutrinos del muon desde un acelerador (del Japan Proton Accelerator Research Complex) hacia un enorme detector denominado Superkamiokande, a 295 kilómetros de distancia, y el vuelo en esa distancia es suficiente para que se produzca la oscilación, convirtiéndose -un porcentaje minúsculo de ellos- en neutrinos del electrón. "La observación de este fenómeno contribuye a la medida de la masa de los diferentes tipos de neutrinos, un problema aún no resuelto por la ciencia, así como al entendimiento de sus relaciones", comentan los expertos del Centro Nacional de Física de Partículas, Astropartículas y Nuclear (CPAN). "Además, esta detección abre la puerta al estudio experimental de uno de los principales misterios del Universo: el dominio de la materia frente a la antimateria".

Superkamiokande es un depósito subterráneo con forma cilíndrica que contiene 50.000 toneladas de agua ultrapura y está rodeado de sensores que captan los efectos de las interacciones de los neutrinos con las moléculas de agua (cuando se producen). El experimento se detuvo el 11 de marzo y los expertos están ahora reparando los daños sufridos por el terremoto, pero esperan volver a tomar datos a finales de este año.

En el diseño, construcción y operación de T2K han participado, y participan, científicos españoles del Instituto de Física de Altas Energías (IFAE), de la Universidad Autónoma de Barcelona y del Instituto de Física Corpuscular (IFIC), del CSIC y de la Universidad de Valencia. Los expertos consideran que T2K es probablemente el experimento de este tipo más sensible del mundo.

Cuando se retome la operación del experimento, los científicos esperan no solo confirmar la oscilación de neutrinos del muon en neutrinos del electrón, sino también combinar esta observación con la aparición de antineutrinos del electrón (la antipartícula del neutrino electrónico) para investigar el fenómeno conocido como violación CP, "que podría ser la clave para entender el origen de la asimetría entre materia y antimateria en el universo", explica el CPAN. Para dar ese paso hay que incrementar la intensidad del haz de neutrinos muónicos lanzados por el acelerador y mejorar la sensibilidad del detector a 295 kilómetros de distancia.