Category Archives: Neutrinos

El experimento NEXT se prepara para su instalación en el Laboratorio de Canfranc

El experimento NEXT (Neutrino Experiment with a Xenon TPC) prepara su futuro próximo para competir a nivel internacional en uno de los terrenos más excitantes de la Física: averiguar si el neutrino, la partícula fantasma, es su propia antipartícula. El experimento, liderado por el investigador del Instituto de Física Corpuscular (IFIC, CSIC-UV) Juan José Gómez Cadenas, entra en su fase decisiva con la instalación este otoño de la primera fase del experimento en el Laboratorio Subterráneo de Canfranc (LSC), en el pirineo oscense. A la vez, el equipo de NEXT ha empezado a colaborar con el Centro de Láseres Pulsados de Salamanca para desarrollar un sistema de detección de la señal que revelaría la doble naturaleza del neutrino. Al mismo tiempo, los científicos exploran nuevas posibilidades tecnológicas con aplicaciones más allá de la investigación fundamental.

Como el LSC, el Centro de Láseres Pulsados de Salamanca (CLPU) es una de las Infraestructuras Científicas y Técnicas Singulares españolas que, además de ofrecer sus instalaciones a los investigadores, cuenta con sus propias líneas de investigación. Aquí se enmarca la colaboración con el equipo de NEXT, que busca un nuevo sistema para detectar la señal más perseguida por la comunidad científica internacional: la desintegración doble beta sin neutrinos. Esta señal, procedente de un proceso radioactivo natural como es la desintegración doble beta, revelaría que el neutrino es su propia antipartícula.

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¿Está compuesta la materia oscura por neutrinos?

Un par de trabajos sugieren que los neutrinos tienen mayor masa de lo pensado y tendrían una gran contribución a la materia oscura.

A estas alturas todos conocemos el problema de materia oscura, esa masa que no vemos y que altera la rotación de las galaxias o contribuye al fenómeno de lentes gravitatorias. Normalmente se propone la existencia de partículas exóticas que den cuenta de esa masa, que es mucho mayor que la masa de la materia visible.
A veces se ha propuesto que sean los neutrinos los que hagan la materia oscura, al fin ya la cabo no interactúan prácticamente con la materia ordinaria. Para poder detectar alguno de los millones de neutrinos que nos atraviesan constantemente se usan miles de números de Avogadro de átomos corrientes y se espera a alguna interacción en un sitio aislado de la radiación natural. Esta baja interacción se debe a que los neutrinos sólo interaccionan con la materia ordinaria a través de la fuerza nuclear débil o la gravedad (que es la más débil de todas las fuerzas).
Hay tres tipos o “sabores” de neutrinos, cada uno asociado al electrón, al muón y al tau. Además, desde hace un tiempo, se ha propuesto la existencia de un cuarto neutrino que no interaccionaría con la materia ordinaria ni siquiera a través de la fuerza nuclear débil, sino que sólo interaccionaría con el resto de los neutrinos y con la gravedad. Tampoco sería capaz de cambiar su sabor. Los neutrinos estériles son un concepto puramente teórico, a diferencia de los otros tres tradicionales, que sí se han observado.

Neutrino mass and effective number constraints, labeled as in Fig. 1 (× indicates the ML model, + its shift from a 9% cluster mass increase). Bottom: S? sterile case for Td (left) and Ad (right). The region excluded by the msDW<7??eV prior is left of the dashed line. Top: A? active case for Td (left) and Ad (right). In all cases the minimal ?m?=0.06??eV, Neff=3.046, and ms=0 is highly excluded.

Neutrino mass and effective number constraints, labeled as in Fig. 1

En un principio se creía que los tres neutrinos tradicionales carecían de masa, pero el descubrimiento de las oscilaciones de neutrinos que hace que unos tipos se transformen en otros (y que resuelve el problema de la paradoja de los neutrinos solares) nos dice que tienen alguna masa. Esta masa es muy pequeña, con una cota inferior es de 0,06 eV. Pero nadie sabe su masa real. Si tuvieran una masa pequeña, pero muy por encima de esa cota, entonces podrían dar cuenta de la materia oscura, pues la cantidad de neutrinos (principalmente primordiales) es inmensa. Por el contrario, si tuvieran una masa un poco superior a esos 0,06 eV, entonces su contribución a la materia oscura sería despreciable.
Una manera de medir la materia oscura es analizando el fondo cósmico de microondas (FCM), que se corresponde a la luz emitida al cabo 380.000 años tras del Big Bang. El FCM contiene pequeñas irregularidades que dan cuenta de varios aspectos del Universo y que permiten testar los distintos modelos cosmológicos. También permite determinar la cantidad de materia oscura.
La distribución de las irregularidades es un reflejo de las fluctuaciones en densidad de materia que había tras el Big Bang. Fue precisamente en donde la densidad era mayor en donde la gravedad pudo actuar y crear más tarde los cúmulos de galaxias. Si se analiza la distribución de cúmulos en una época posterior y se comparan con las irregularidades del FCM se observa que no coinciden del todo. Pero, usando ciertos modelos, se puede deducir, usando la masa que tendrían que tener los neutrinos para que todo encajara.
Al principio del Universo, los neutrinos se moverían a velocidad relativista y no serían agrupados por la fuerza de gravedad. Pero una vez el Universo se enfrío lo suficiente, los neutrinos se moverían más despacio hasta agruparse al igual que la materia normal. El número de cúmulos de galaxias sería un reflejo de la masa de los neutrinos. Cuanto más masivos más contribuirían a la materia oscura.
En un artículo publicado recientemente Richard Battye (University of Manchester) y Adam Moss (University of Nottingham) se analizan los datos del FCM aportados por las misiones WMAP y Planck usando la idea antes expuesta y se llega a la conclusión de que la contribución de los neutrinos podrían dar cuenta de la materia oscura. Algo similar han hecho Mark Wyman (University of Chicago) y sus colaboradores.
En ambos casos proponen dos posibilidades. En la primera los tres neutrinos tradicionales tendrían una masa de 0,32 eV y 0,39 eV respectivamente, con barras de error que tienen una intersección común.
En la segunda sugieren la participación de neutrinos estériles en el escenario. Dependiendo del modelo usado se asigna una masa al neutrino estéril de entre 0,3 eV y 0,5 eV. Al parecer, esta segunda opción encaja mejor que la primera con los datos experimentales.

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IceCube obtiene evidencias de neutrinos altamente energéticos de origen cósmico

¿Qué criterios se usan para agrupar neutrinos y antineutrinos dentro de la materia o antimateria?

 

Planeando la construcción de la próxima generación de telescopios de neutrinos

Más de un centenar de científicos de toda Europa se encuentran reunidos, del 17 al 21 de febrero, en Vilanova i la Geltrú (Barcelona) para planear la construcción de un gran telescopio europeo de neutrinos de nueva generación que estudiará el Universo desde el fondo marino. En el proyecto KM3NeT participan el Laboratorio de Aplicaciones Bioacústicas de la Universitat Politècnica de Catalunya/BarcelonaTech (UPC), anfitrión del encuentro; el Instituto de Física Corpuscular, centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y de la Universitat de València (UV), y el Departamento de Física Aplicada de la Universitat Politècnica de València (UPV).

Durante estas jornadas se reunirán los dos consorcios internacionales impulsores de los proyectos ANTARES y KM3NeT para plantear la construcción de éste último, que será el telescopio de neutrinos más grande del mundo para estudiar el Universo desde el fondo marino. Los dos consorcios están constituidos por 40 institutos de investigación y universidades procedentes de 10 países europeos, en los que participan, a escala nacional, el LAB de la UPC; el Instituto de Física Corpuscular (IFIC), centro mixto CSIC-Universitat de València que coordina la participación científica española, y el Departamento de Física Aplicada de la Universitat Politècnica de València (UPV). En la fase inicial del diseño del telescopio KM3NeT ha colaborado también el Grupo en Geociencias Marinas de la Universidad de Barcelona (UB).
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Detectan en IceCube Neutrinos de ultra-alta energía

IceCube-schema

Los científicos en el experimento IceCube descubrieron dos neutrinos extraterrestres con energías más altas que cualquier cualquier neutrino había detectado antes.

Los físicos del experimento IceCube acudieron con una sacudida. En el procesamiento de datos tomadas por sus cadenas de más de 5.000 detectores sensibles a la luz suspendidos bajo el hielo de la Antártida, descubrieron dos partículas llamadas neutrinos con 1.000 veces más energía que los que giran regularmente a través de detectores de IceCube. Son los neutrinos de mas alta energía jamás observados.

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Las V Jornadas CPAN se celebran en Santiago de Compostela

Doscientos expertos se dan cita en Santiago de Compostela del 25 al 27 de noviembre para participar en las V Jornadas CPAN, que cada año reúnen a la comunidad científica española en física de partículas, astropartículas y física nuclear. Tras la concesión del Nobel de Física a la teoría sobre el origen de la masa de las partículas subatómicas, y el Príncipe de Asturias de Investigación a su confirmación con el descubrimiento del bosón de Higgs en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) del CERN, los científicos españoles aprovechan las Jornadas CPAN para mirar hacia el futuro. Además de los retos del LHC a partir de su reinicio en 2015, en el congreso se tratarán la próxima elección de la sede del observatorio de rayos gamma CTA, donde España propone candidatura, y los avances en física nuclear y física del sabor.

Cartel de las V Jornadas CPAN

Cartel de las V Jornadas CPAN

En las V Jornadas CPAN se expondrán los resultados más interesantes a los que han contribuido los grupos de investigación españoles que participan en los experimentos del LHC. Destacan los avances en el estudio de las diferencias entre materia y antimateria, que explicarían por qué el Universo visible y nosotros mismos estamos formados por un tipo de partículas y no por su opuesto. Este estudio se realiza principalmente en el experimento LHCb, donde hay una importante participación del grupo de investigadores del Instituto Gallego de Física de Altas Energías (IGFAE) de la Universidad de Santiago de Compostela (USC) participante en el CPAN, que se ha encargado de la organización de este encuentro que se celebra por primera vez en Galicia.

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CERN Webcast

CERN Accelerating science

CERN webcast

http://webcast.web.cern.ch/webcast/

http://cds.cern.ch/collection/Academic%20Training%20Lectures?ln=en

CERN Academic Lectures

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El experimento T2K observa un nuevo tipo de transformación del neutrino

La colaboración internacional T2K ha anunciado hoy en la conferencia de la Sociedad Europea de Física (EPS-HEP2013), celebrada en Estocolmo, la observación inequívoca de un nuevo fenómeno físico: la transformación de neutrinos de tipo muón en neutrinos de tipo electrón. La observación de este nuevo modo de oscilación del neutrino permitirá estudiar las diferencias entre materia y antimateria, claves para resolver uno de los misterios más importantes de la ciencia: ¿por qué el Universo está hecho de materia y no de antimateria? En T2K participan más de 400 físicos de 11 países, entre ellos España, representada por el Instituto de Física de Altas Energías (IFAE) y el Instituto de Física Corpuscular (IFIC, CSIC-UV).

En 2011, T2K presentó los primeros indicios de este nuevo modo de oscilación del neutrino, y ahora, con 3,5 veces más datos acumulados, el indicio ha dejado paso a la evidencia científica: la probabilidad de que el fenómeno observado sea fruto del azar (una fluctuación estadística) es menor que una en un billón. Así, T2K se convierte en el primer experimento en observar de forma explícita la aparición de neutrinos de diferente tipo a los producidos originalmente.

El experimento T2K consiste en un intenso haz de neutrinosde 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 de neutrinos 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.

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