Primeros resultados de NOvA sobre oscilación de neutrinos

Por Francisco R. Villatoro, el 7 agosto, 2015. Categoría(s): Ciencia • Física • Noticia CPAN • Noticias • Physics • Science ✎ 2

Science Magazine

NOνA (NuMI Off-Axis νe Appearance) estudia la oscilación de los neutrinos muónicos en neutrinos electrónicos en modo aparición. Ayer publicó en una conferencia en el Fermilab sus primeros resultados. Apoyan la jerarquía normal para la masa de los neutrinos (se excluye a más de 2,2 sigmas la jerarquía invertida). Apuntan a un gran ángulo de violación de la simetría CP, en concreto, δCP ≈ 3π/2. Y obtienen un valor sin223) = 0,51 ± 0,10. Todo ello tras analizar menos del 8% de todos neutrinos que se espera observar en los próximos años.

En el Fermilab (Batavia, cerca de Chicago, EEUU) un haz de protones incide en un blanco de grafito y produce el haz de neutrinos muónicos NuMI (Neutrinos at the Main Injector). NovA cuenta con dos detectores de neutrinos, uno cercano, en Fermilab, y otro lejano, a 810 km de distancia. Durante su trayecto algunos neutrinos muónicos oscilan a neutrinos electrónicos. NOνA estudia la oscilación de neutrinos en modo aparición gracias a la observación de estos neutrinos electrónicos.

Las transparencias de la conferencia de ayer son Ryan Patterson (for the NOvA Collaboration), «First oscillation results from NOvA,» Joint Experimental-Theoretical Seminar, Fermilab, 06 Aug 2015 [PDF slides].

Dibujo20150807 nove results normal hierarchy - t2k - minos - - nova fermilab

Si los neutrinos muónicos no oscilaran, se esperaba que NOvA hubiera detectado 201 neutrinos muónicos entre los miles de billones de neutrinos del haz de neutrinos NuMI. Sin embargo, el detector lejano sólo ha observado 33 neutrinos muónicos. Esto confirma la oscilación de los neutrinos muónicos en electrónicos y permite calcular los parámetros asociados a esta oscilación.

Dibujo20150807 nove results normal hierarchy - t2k - minos - - nova fermilab

Los resultados preliminares de NOvA son comparables a los resultados de MINOS y de T2K. El signo de Δm232 depende de si la jerarquía de masas de los neutrinos es normal (NH) o invertida (IH). NOvA permite determinar este signo observando los neutrinos electrónicos en modo aparición. La jerarquía invertida predice la detección de unas 2,5 veces menos neutrinos electrónicos que la jerarquía normal (en el caso más favorable para discernir NH de IH).

Dibujo20150807 electron neutrino appearance - lid lem - - nova fermilab

Se han usado dos técnicas de selección para los sucesos con neutrinos electrónicos, llamadas LID y LEM (no entraré en detalles técnicos). Con LID se han observado 6 neutrinos electrónicos y con LEM se han observado otros 5 más, totalizando 11, lo que implica la observación de la oscilación de neutrinos muónicos en electrónicos con 5,5 sigmas de confianza estadística.

Dibujo20150807 lem - normal hierarchy - inverted hierarchy - ih disfavored - nova fermilab

Los resultados de LEM y LID son consistentes entre sí. Tomando como referencia LEM (11 νe) se desfavorece la jerarquía de masas invertida a más de 2,2 sigmas de confianza estadística (la jerarquía normal se desfavorece a sólo 1,0 sigmas). Además, ambos prefieren un ángulo δCP ≈ 3π/2. Por supuesto se trata de resultados preliminares.

En resumen, lo más importantes es que NOvA se está comportando tan bien como se esperaba y que nos dará información muy relevante sobre la oscilación de los neutrinos en los próximos años. Habrá que estar muy atentos.



2 Comentarios

  1. Este experimento es uno de los que hay que seguir…Es increible que lo pusieran en marcha en tan poco tiempo. Yo siempre he pensado que es porque los americanos quieren la tecnología del futuro colisionador de muones, y para ello hay que saber de neutrinos per ser, tener tecnología de enfriamiento de muones, y desarrollar también Física mediante los experimentos de oscilación que también tienen su interés para países que tienen riesgos sísmicos como USA. Toda la transferencia tecnológica que hay y habrá en astronomía o física de neutrinos está aún en pañales pero tiene un porvenir muy prometedor.

  2. Una pregunta off-topic para los lectores avanzados en estos temas:

    Quiero comenzar a aprender sobre física de neutrinos. Tengo muchas dudas de cosas que me gustaría mucho saber como la física de las oscilaciones, ¿Qué es el famoso see-saw?, algo de fenomenología.

    ¿Alguien me recomienda un libro, monografía o artículos?. Algo no «tan avanzado» por favor sólo cuento con un curso a nivel licenciado de partículas elementales y uno elemental de qft. Un libro me gustaría mucho. ¿Dónde aprendieron ustedes?

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