Un equipo internacional de científicos de Japón y EE. UU. logró avances en el estudio de neutrinos, partículas que podrían explicar por qué existe la materia en lugar de antimateria. Los hallazgos se publicaron en la revista Nature
Un grupo de investigadores de Michigan State University lideró un esfuerzo colaborativo que acercó a la comunidad científica a desentrañar uno de los grandes misterios del universo: la razón de su existencia. En un esfuerzo inédito, los científicos combinaron datos de dos de los experimentos de neutrinos más grandes del mundo, el T2K en Japón y el NOvA en Estados Unidos, logrando una precisión sin precedentes en el estudio de estas partículas casi invisibles.
El análisis conjunto, publicado recientemente en la revista Nature, proporcionó las mediciones más precisas hasta la fecha sobre cómo los neutrinos cambian de un tipo a otro mientras viajan a través del espacio. Este hito abre la puerta a futuras investigaciones que podrían profundizar la comprensión sobre la evolución del universo o incluso desafiar teorías científicas actuales.
Kendall Mahn, profesor de física y astronomía en Michigan State University y co-portavoz del experimento T2K, coordinó esta colaboración. Mahn destacó que al unir las fortalezas de ambos experimentos, los equipos lograron resultados que ninguno podría haber alcanzado por separado. «Este fue un gran triunfo para nuestro campo», afirmó Mahn. «Esto demuestra que podemos realizar estas pruebas, investigar los neutrinos en más detalle y tener éxito trabajando juntos».
Los físicos sostienen que el universo primitivo debería haber contenido cantidades iguales de materia y antimateria. Si esto hubiera sido así, ambas se habrían aniquilado mutuamente por completo. Sin embargo, la materia sobrevivió de alguna manera, y no hay una razón clara para ello. Muchos investigadores creen que la respuesta podría estar oculta en el extraño comportamiento de los neutrinos, que constantemente nos atraviesan pero rara vez interactúan con la materia.
Comprender un proceso llamado oscilación de neutrinos, donde estas partículas cambian de «sabores» a medida que se mueven, podría ayudar a explicar por qué la materia prevaleció sobre la antimateria. Joseph Walsh, asociado postdoctoral en Michigan State University, quien trabajó en el proyecto, comentó: «Los neutrinos no están bien entendidos. Sus masas muy pequeñas significan que no interactúan con frecuencia. Cientos de trillones de neutrinos del sol pasan a través de nuestro cuerpo cada segundo, pero casi todos pasan de largo».
Los experimentos T2K y NOvA son conocidos como experimentos de larga distancia. Cada uno envía un haz enfocado de neutrinos hacia dos detectores: uno cerca de la fuente y otro a cientos de millas de distancia. Comparando los resultados de ambos detectores, los científicos pueden rastrear cómo cambian los neutrinos en el camino. Dado que los experimentos difieren en diseño, energía y distancia, combinar sus datos proporciona a los investigadores una imagen más completa.
Un enfoque importante del estudio es el llamado «orden de masas de neutrinos», que investiga cuál tipo de neutrino es el más ligero. Esto no es tan simple como pesar partículas en una balanza, ya que los neutrinos existen en tres estados de masa, y cada sabor de neutrino es en realidad una mezcla de esos estados. Los científicos intentan determinar si el arreglo de masas sigue un patrón «normal» (dos ligeros y uno pesado) o uno «invertido» (dos pesados y uno ligero).
Un desequilibrio entre neutrinos y sus contrapartes de antimateria podría significar que estas partículas violan un principio conocido como simetría de carga-paridad (CP), lo que significa que no se comportan exactamente igual que sus opuestos. Tal violación podría explicar por qué la materia domina el universo.
Los resultados combinados de NOvA y T2K aún no apuntan decisivamente hacia ningún orden de masas. Si estudios futuros confirman el orden normal, los científicos necesitarán más datos para aclarar si la simetría CP está rota. Pero si se confirma el orden invertido, esta investigación sugiere que los neutrinos podrían violar la simetría CP, ofreciendo una poderosa pista sobre por qué existe la materia.
Aunque estos resultados no resuelven el misterio de los neutrinos de inmediato, amplían lo que los científicos saben sobre estas elusivas partículas y demuestran la fuerza de la colaboración internacional en la física. La colaboración NOvA incluye a más de 250 científicos e ingenieros de 49 instituciones en ocho países. El equipo de T2K involucra a más de 560 miembros de 75 instituciones en 15 naciones. Ambos grupos comenzaron a trabajar juntos en este análisis en 2019, fusionando ocho años de datos de NOvA con una década de resultados de T2K. Ambos experimentos continúan recolectando nueva información para futuras actualizaciones.
«Estos resultados son el resultado de una cooperación y un entendimiento mutuo de dos colaboraciones únicas, ambas involucrando a muchos expertos en física de neutrinos, tecnologías de detección y técnicas de análisis, trabajando en entornos muy diferentes, utilizando diferentes métodos y herramientas», concluyó Tomáš Nosek, colaborador de T2K.
Fuente: cadena3.com
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