ciencia, neutrinos, física cuántica
 |
| Vista aérea del detector de neutrinos JUNO con sus tubos fotomultiplicadores instalados dentro de la piscina de agua vacía. Enrico Sacchetti |
Los físicos chinos están dispuestos a responder una de las preguntas más importantes de la física de partículas: ¿Cuál de los tres estados de masa de neutrinos tiene la mayor masa? La respuesta puede afectar nuestra comprensión de la naturaleza de la materia y la evolución del universo.
27 agosto 2025.- El vehículo para abordar esta cuestión es el Observatorio Subterráneo de Neutrinos de Jiangmen (JUNO), el detector de centelleo más grande y sensible hasta la fecha. Construido por el Instituto de Física de Altas Energías (IHEP) de la Academia de Ciencias de China, el observatorio comenzó a tomar datos ayer.
Los neutrinos son las partículas de materia más abundantes en el universo, pero son diabólicamente difíciles de observar. No tienen carga eléctrica y la mayoría atraviesan los átomos de la materia ordinaria. Muy raramente, un neutrino choca con los núcleos de un átomo. Si esto ocurre en ciertos líquidos, la interacción produce destellos de luz reveladores. A medida que viajan a través del espacio, los neutrinos cambian, u oscilan, entre tres tipos o "sabores": electrón, muón y tau.
Cada sabor es una mezcla mecánica cuántica de tres estados de masa: m1, m2 y m3. Se sabe que m2 es un poco más pesado que m1. Pero no se sabe si m3 es más pesado que m2, lo que se llama el orden normal, o más liviano que m1, el orden invertido. Significativamente, la masa relativa de m3 afecta sutilmente cómo varía la tasa de oscilación del neutrino con su energía.
Ahí es donde entra JUNO. En el corazón del observatorio hay una esfera acrílica de 35,4 metros de diámetro ubicada en una caverna a 700 metros debajo de una pequeña montaña en la provincia de Guangdong, en el sur de China. La esfera ahora está llena de 20,000 toneladas de centelleador líquido, una solución orgánica que emite fluorescencia o centellea cuando un neutrino choca contra los núcleos de sus átomos. Unos 43.000 tubos fotomultiplicadores dispuestos alrededor de la esfera detectarán esos débiles destellos de luz.
Ocho reactores en dos plantas de energía nuclear a 53 kilómetros de distancia proporcionan corrientes de antineutrinos, que como contrapartes de antimateria de los neutrinos, pueden ayudar a determinar parámetros clave de oscilación. Las observaciones de JUNO mostrarán si el espectro de energía coincide con el esperado para el orden normal o invertido, una diferencia tan pequeña que los investigadores necesitarán acumular 100.000 eventos para lograr significación estadística, algo que se espera que tome alrededor de seis años.
Además de los antineutrinos del reactor, JUNO detectará neutrinos solares en busca de indicios de los procesos en el centro del Sol, neutrinos de supernovas de todo el universo y geoneutrinos generados por la desintegración de elementos radiactivos en la corteza terrestre que podrían arrojar luz sobre los procesos geofísicos.
Más de 700 investigadores de 74 instituciones de 17 países y regiones participan en la colaboración JUNO. La Academia de Ciencias de China aportó 300 millones de dólares para construir JUNO. El gobierno local de Guangdong proporcionó 60 millones de dólares para obras de construcción civil. Los colaboradores internacionales contribuyeron con alrededor de $ 30 millones en apoyo en especie para el detector.
"La comunidad mundial de centelleadores líquidos ha llevado la tecnología a su última frontera, abriendo el camino hacia los ambiciosos objetivos físicos del experimento", dijo el físico Gioacchino Ranucci, portavoz adjunto de JUNO, en un comunicado emitido por la Academia China de Ciencias.
