El experimento OPERA en Gran Sasso observa en directo la transformación de un neutrino muónico generado en el CERN en un neutrino tauónico

Un neutrino muónico producido en el colisionador SPS del CERN, tras atravesar 732 km. por el interior de la corteza terrestre, se ha transformado en un neutrino tauónico que se ha desintegrado en un tauón (leptón tau), que tras recorrer unos cientos de micrómetros durante unas billonésimas de segundo ha colisionado con un átomo de un detector del experimento OPERA en el laboratorio subterráneo de Gran Sasso, en el norte de Italia, produciendo un bosón W que a su vez se ha desintegrado en tres partículas cargadas que han sido observadas en los escintiladores de dicho experimento. Una señal inequívoca y por primera vez una observación directa de que los neutrinos oscilan (cambian de identidad). In extremis, justo cuando el experimento ICARUS, el relevo de OPERA, acaba de iniciar la toma de datos, este experimento ha logrado observar lo que ya parecía (casi) imposible. Una gran noticia en la física de partículas de la que se han hecho eco muchos foros, como “Particle Chameleon Caught in the act of Changing,” CERN Press release, 31 May 2010 (noticia traducida en Ciencia Kanija); ”The metamorphosis of a neutrino directly observed for the first time,” INFN.it, 31-05-2010; ”OPERA catches its first tau neutrino,” Symmetry breaking, May 31, 2010; Tommaso Dorigo, ”OPERA Sees Tau Neutrino Appearance!!,” A Quantum Diaries Survivor, May 31st 2010; y Lubos Motl, ”CERN sends muon neutrinos, Gran Sasso detected one tau neutrino,” The Reference Frame, May 31, 2010. El vídeo de youtube que abre esta entrada, de CERN Video News, explica la noticia muy bien.

Los neutrinos oscilan (cambian de tipo) porque tienen masa en reposo no nula (Premio Nobel de Física de 2002). Hay tres tipos de neutrinos (electrónico, muónico y tauónico). La evidencia cientifíca de que los neutrinos cambian de tipo conforme se propagan (tanto en el vacío como en un medio material) era indirecta (obtenida o confirmada por primera vez en 1998 por los japoneses de SuperKamiokande): al observar un flujo de neutrinos de cierto tipo se encontraban menos neutrinos de ese tipo de los esperados (luego el resto debía haber cambiado de tipo, la materia ni se crea ni se destruye). La oscilación de los neutrinos ha sido confirmada en muchos experimentos desde entonces. El experimento OPERA, en el Laboratorio de Gran Sasso, norte de Italia, se diseñó para observar ”en directo” (hay que recordar que es un proceso que dura unas decenas de billonésimas de segundo) un neutrino tauónico (en realidad el tauón en el que se ha desintegrado) en un flujo de neutrinos muónicos que ha recibido desde el CERN, a 732 km de distancia. Cada neutrino muónico necesita 2’4 milisegundos para llegar desde SPS hasta uno de los cubos del detector OPERA.

La primera vez en la historia que se observa de forma directa este fenómeno. Muchos dirán que esta noticia es poco relevante, ya que todo el mundo sabe que los neutrinos oscilan. Bueno, en OPERA llevan tres años esperando esta observación directa. Se esperaba que OPERA realizara esta observación en muchísimas ocasiones durante estos tres años. Muchos ya daban por perdida la búsqueda. Pero nunca digas nunca jamás y al final lo han logrado. In extremis. ¡Enhorabuena!

PS: la reconstrucción por ordenador del evento observado (en física de partículas, candidato a neutrino tauónico). La línea celeste es la trayectoria de un leptón tau que se supone que se produjo en la desintegración de un neutrino tau que incidió en uno de los cubos (ladrillos o bricks) de los detectores.

3 Comentarios

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emulenewsemulenews

César, esta mañana tenía una mañana “exagerada” y he exagerado mucho con lo de “in extremis” pido perdón por ello.

Recordaba haber leído que la planificación original era que el experimento OPERA finalizara su operación en 2010. Había leído que se había solicitado continuación para 2011-2012, pero que yo sepa no está confirmada dicha financiación. Más aún, el experimento ICARUS acaba de iniciar su operación y tiene objetivos muy similares a OPERA, pero a lo grande, por lo que para muchos es la continuación de dicho experimento. ¿Qué pasará ahora? Seguramente en OPERA utilizarán esta noticia para lograr la continuidad de su financiación durante al menos un par de años más, operando en paralelo con ICARUS. Esperemos que así sea.

He exagerado un poco (o más bien bastante) exclamando “in extremis.” OPERA estaba diseñado para observar un neutrino tau de cada 2000 neutrinos que observaran. En 2008 (desde junio a noviembre) observaron unos 1700 neutrinos (muónicos) y ninguno tauónico. Esperaban en 2009 (desde junio a noviembre) observar unos 2’5 neutrinos tauónicos, sin embargo, observaron 3700 neutrinos muónicos y ninguno tauónico. Por alguna razón las estimaciones (teóricas) iniciales estaban equivocadas o han tenido mucha mala suerte. No es fácil calcular estas cosas, pero la financiación depende de dichos cálculos.

Este año, al poco de empezar a tomar datos, han observado el tan esperado primer neutrino tauónico. Deben estar de enhorabuena…

Por cierto, si algún lector de este blog trabaja en el experimento OPERA o colabora con quienes trabajan en él, nos gustaría saber su opinión sobre la “competencia sana” entre ICARUS y OPERA.

D.GuzmanD.Guzman

No creo en la oscilación de neutrinos, tengan o no tengan masa…de ser un fenómeno tan común se tendría que haber notado mucho antes y no aparecer por el hecho de que se haya buscado encontrarlo. La interpretación de los datos experimentales sigue siendo- para mi- una gran fuente de errores. Ya pasó con lo de la velocidad supraluminica que se había “observado” y era un error técnico, en los neutrinos.
No puedo “demostrar” nada de lo que digo…por eso llego sólo ha decir, de nuevo, que no lo creo.
Para que un neutrino muónico se transforme en uno tauónico tiene que adquirir una enorme energía…no han explicado de donde la coge, y no digan la consabida y relamida tesis de que la saca del vacío cuántico debido al principio de incertidumbre.
El tiempo quizas dará razones favorables a mi creencia, bueno…a mi escepticismo.

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