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Redacción
Jueves, 5 abril 2018
Física

Primeros resultados del experimento CUORE sobre neutrinos y antimateria

Se han hecho públicos los primeros resultados de un experimento subterráneo diseñado para responder a una de las preguntas más fundamentales de los físicos de hoy: ¿por qué nuestro universo está hecho principalmente de materia?

 

Según las teorías con mayor aceptación, el Big Bang (la "explosión" con la que se forjó el universo) creó tanta materia como antimateria. Sin embargo, debido a que materia y antimateria se aniquilan entre sí, no habría quedado nada de ninguna de ellas. En cambio, la abundancia de materia en el universo actual, y la existencia solo fugaz y en cantidades minúsculas de antimateria en el cosmos de hoy, demuestran que de algún modo la existencia de la materia gozó de una ventaja respecto de la existencia de la antimateria.

 

 

Uno de los procesos teóricos que podrían explicar esa ventaja implica al neutrino, una partícula que no tiene apenas masa y que interactúa muy poco con el resto de la materia. Esta característica y su extraordinaria abundancia hacen que haya neutrinos por todas partes aunque en condiciones normales no nos percatemos de ellos; se estima que billones de partículas fantasmales pasan inofensivamente a través de nuestros cuerpos cada segundo.

 

Debido a la gran abundancia de esta partícula elemental en el universo, la posesión de un rasgo con capacidad de influir en su entorno, haría muy importante el papel de la partícula en la evolución cósmica.

 

Un rasgo hipotético de esa clase podría existir si el neutrino tiene la capacidad de ser su propia antipartícula, lo que significa que podría transformarse desde su forma hecha de materia a la versión de antimateria de sí mismo. Si esto es cierto, en opinión de bastantes físicos podría explicar el desequilibrio entre materia y antimateria en el universo, dado que hay motivos para creer que los neutrinos más pesados, producidos inmediatamente después del Big Bang, se desintegraron de forma asimétrica, dejando en su lugar más materia que antimateria. Tras la aniquilación mutua entre ambas, todavía sobró algo de materia, de la cual se formaron los astros del universo.

 

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Un sector de las instalaciones del experimento CUORE. (Foto: CUORE Collaboration)

 

Una forma de confirmar que el neutrino es su propia antipartícula es detectar un proceso extremadamente raro llamado "doble desintegración beta sin neutrinos", en el que cierto isótopo estable emite partículas, incluyendo electrones y antineutrinos, a medida que se desintegra de forma natura. Si el neutrino es efectivamente su propia antipartícula, entonces según las reglas de la física los antineutrinos deberían cancelarse entre sí, y este proceso de desintegración sería "sin neutrinos". Cualquier medición de este proceso debería solo registrar a los electrones escapando del isótopo.

 

El experimento subterráneo llamado CUORE (Cryogenic Underground Observatory for Rare Events) está diseñado para detectar una doble desintegración beta sin neutrinos de la desintegración natural de 988 cristales de dióxido de telurio.

 

El equipo integrado, entre otros, por Lindley Winslow, del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), en Cambridge, Estados Unidos, todavía no ha detectado el proceso delator, pero ha logrado determinar los límites más precisos hasta la fecha para frecuencia con que debe ocurrir tal proceso, si es que existe. Basándose en sus resultados, estiman que un único átomo de telurio debería sufrir una doble desintegración beta sin neutrinos, como mucho, cada 10 cuatrillones de años (un 1 seguido por 25 ceros). Teniendo en cuenta la enorme cantidad de átomos en los 988 cristales del experimento, los investigadores predicen que en el plazo de cinco años deberían poder detectar al menos cinco átomos sufriendo este proceso, si es que existe, proporcionando la prueba definitiva de que el neutrino es su propia antipartícula.

 

La colaboración CUORE incluye unos 150 científicos. El experimento está emplazado bajo tierra, concretamente en las profundidades de una montaña en el centro de Italia, a fin de poder protegerlo de influencias externas no deseadas.

 

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