Investigadores del Instituto de Física Corpuscular (IFIC), del Institut de Física d’Altes Energies (IFAE-Barcelona) y de la Universidad Autónoma de Madrid han contribuido a revelar una propiedad básica de los neutrinos que no se había medido hasta ahora. Se trata de un paso importante para saber si los neutrinos se comportan de manera diferente en sus formas de materia y antimateria. Los resultados obtenidos aparecen en la revista Nature como artículo de portada.
T2K (Tokai a Kamioka) es un experimento de física de partículas ubicado en Japón, que se encuentra estudiando las oscilaciones de neutrinos y en el que colaboran equipos de investigación de doce países. La Colaboración T2K ha publicado nuevos resultados, los más precisos obtenidos hasta la fecha, del parámetro que gobierna la ruptura de la simetría entre la materia y la antimateria en las oscilaciones de estas partículas. Por primera vez, el experimento comienza a revelar una propiedad básica de los neutrinos que no se ha medido hasta ahora. Este es un paso importante para saber si neutrinos y antineutrinos se comportan de manera diferente y no de manera simétrica como describen las leyes de la mayoría de fenómenos físicos en este campo. Estos resultados, que utilizan datos recopilados hasta 2018, son los publicados en la revista científica Nature.
La mayoría de fenómenos físicos se describen con leyes que predicen un comportamiento simétrico para la materia y la antimateria. En el argot de la Física se habla de la simetría carga-paridad, o simplemente simetría CP. Sin embargo, esta simetría no es universal, como resulta evidente en la composición actual del Universo, cuyo contenido en antimateria es muy pequeño. La teoría del Big-Bang asume que el universo fue creado con cantidades idénticas de materia y antimateria. Para llegar a la situación actual es condición necesaria que exista una violación de la simetría CP.
Hasta ahora, la violación de la simetría CP solo se ha observado en la física de partículas subatómicas llamadas quarks, pero la magnitud de esta violación no es lo suficientemente grande como para explicar la composición del universo actual. T2K busca una nueva fuente de violación de la simetría CP en las oscilaciones de neutrinos, que se manifestaría como una diferencia en la probabilidad de oscilación para neutrinos y antineutrinos.
El experimento T2K utiliza haces de neutrinos y antineutrinos creados utilizando el haz de protones del Complejo de Investigación del Acelerador de Protones de Japón (J-PARC), ubicado en Tokai, en la costa este de Japón.
Contribución española
El experimento T2K ha sido construido y operado por una colaboración internacional compuesta, en la actualidad, por más de 500 científicos de 68 instituciones en 12 países (Canadá, Francia, Alemania, Italia, Japón, Polonia, Rusia, España, Suiza, Reino Unido, Estados Unidos y Vietnam). Está financiado principalmente por el ministerio de cultura, deportes, ciencia y tecnología (MEXT) de Japón. España contribuye con tres grupos de investigación, dos de los cuales –Institut de Física d’Altes Energies (IFAE, Barcelona) e Instituto de Física Corpuscular (IFIC, Valencia) han participado en el diseño, construcción y operación del experimento durante más de 15 años, realizando contribuciones relevantes al estudio de la oscilación del neutrino. Recientemente se ha incorporado al equipo la Universidad Autónoma de Madrid. España ha financiado la actividad investigadora a través del Ministerio de Economía y Competitividad y la Generalitat de Catalunya, con el apoyo del Centro Nacional de Partículas Astropartículas y Nuclear (CPAN).
Por parte del IFIC –centro mixto de la la Universitat de València y el CSIC– firman el artículo científico M. Antonova, A. Cervera, P. Fernández, A. Izmaylov y P. Novella.
Referencia:
“Constraint on the Matter-Antimatter Symmetry-Violating Phase in Neutrino Oscillations”
DOI: 10.1038/s41586-020-2177-0
Nature Vol. 580, pp. 339-344