Resolen una controvèrsia en l'estudi dels neutrins amb un detector desenvolupat a l’IFIC

02/10/2019

Investigadors de l'Institut de Física Corpuscular acaben de descartar la hipòtesi sobre l'existència d'un nou neutrí anomenat ‘estèril’ que creava controvèrsia entre la comunitat científica dedicada a estudiar aquesta partícula elemental. El treball, realitzat amb una tècnica desenvolupada a l’IFIC, apareix publicat en ‘Physical Review Letters’.

Un dels processos que tenen lloc durant la fissió atòmica que produeix energia en els reactors de les centrals nuclears és la desintegració beta. Aquesta genera ingents quantitats d’antineutrins, que són rèpliques d'antimatèria del neutrí, una de les partícules elementals més abundants de l'univers. Per això, les centrals nuclears s'utilitzen per a estudiar el neutrí i el seu paper en el funcionament intern de la matèria, cosa crucial per a entendre millor l'univers.

Un grup d'investigació de l'Institut de Física Corpuscular, centre mixt de la Universitat de València i el CSIC, en el Parc Científic de la institució acadèmica, acaba de publicar la primera comparació entre el flux d’antineutrins detectat en la central de Daya Bay (la Xina) i l'obtingut al laboratori a partir dels principals productes de la fissió, amb una tècnica i un detector desenvolupats a València.

Fins ara, el flux d’antineutrins que s'espera d'un reactor nuclear es calculava mitjançant unes mesures obtingudes als anys huitanta. Aquest model llançava una discrepància de fins al 6% entre els neutrins ‘esperats’ d'una central i els detectats realment en experiments com Daya Bay. Alguns atribuïen aquesta discrepància a l'existència d'un quart tipus de neutrí, anomenat ‘estèril’.

Ara, els resultats obtinguts pel grup de recerca valencià, publicats en Physical Review Letters, redueixen aquesta discrepància fins al 4%, la qual cosa descarta que aquesta anomalia tinga el seu origen en una nova classe de neutrí encara per descobrir. L'estudi confirma que aquesta discrepància respon a un error en els càlculs utilitzats per a l'estimació d’antineutrins.

La investigació ha sigut liderada pels científics Alejandro Algora (IFIC), José Luis Taín (IFIC) i Muriel Fallot, de Subatech (França). El treball publicat ara suposa la culminació a una dècada d'experiments, realitzats mitjançant la tècnica coneguda com Espectroscòpia Gamma d'Absorció Total (TAGS, per les seues sigles en anglés), utilitzant el detector DTAS, dissenyat a l’IFIC.

“Això demostra que el nostre mètode, combinat amb la tècnica d’espectroscòpia gamma d'absorció total, és adequat per a calcular l'espectre d’antineutrins produït en les desintegracions beta del combustible nuclear”, assenyala Taín. “Aquest mètode podria millorar els càlculs de la potència obtinguda en els reactors nuclears, a més de contribuir al disseny d'eines més eficaces contra la proliferació nuclear no controlada”, afig.

Encara està per determinar l'impacte que aquestes mesures poden tindre en l'estudi de les oscil·lacions de neutrins en experiments com Daya Bay, fins ara el que ha estudiat el fenomen amb major precisió. “L'estudi també és rellevant per a experiments d'oscil·lacions d’antineutrins de nova generació com JUNO, que es construeix actualment a la Xina i cerca entendre millor la naturalesa de les anomenades ‘partícules fantasma’”, apunta Alejandro Algora.

Referència:

“Updated Summation Model: An Improved Agreement with the Daya Bay Antineutrino Fluxes”, M. Estienne, M. Fallot, A. Algora, J. Briz-Monago, V. M. Bui, S. Cormon, W. Gelletly, L. Giot, V. Guadilla, D. Jordan, L. Le Meur, A. Porta, S. Rice, B. Rubio, J. L. Taín, E. Valencia, and A.-A. Zakari-Issoufou. Phys. Rev. Lett. 123, 022502 – Published 9 July 2019

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.123.022502

Más información:

https://webific.ific.uv.es/web/