La física de neutrinos es una de las áreas más activas e interesantes de la física de partículas. La sesión de hoy se inicia a las 11:00 con la búsqueda de la desintegración beta doble sin neutrinos (0νββ), que permitirá descubrir si los neutrinos violan la conservación del número leptónico, o lo que es lo mismo, si son partículas de Majorana (como gustaría a muchos teóricos). Se presentan los resultados varios detectores en curso y de próxima construcción (GERDA, EXO-200, NEXT, SNO+, CUORE, LUCIFER, LUMINEU y NEMO-3). Y luego en la sesión de las 15:00 se continúa con otros resultados sobre la oscilación de los neutrinos (OPERA, T2K, NOvA y Super-Kamiokande) y sobre futuros experimentos en este campo (LBNE, LAGUNA, Hyper-Kamiokande y ESSνSB).

La colaboración GERDA protagoniza la primera charla, Giovanni Benato, «The GERDA Experiment for the Search of Neutrinoless Double Beta Decay,» ICHEP 2014, 3 Jul 2014 [abstract; PDF slides]. Situado en el Laboratorio Nacional de Gran Sasso (LNGS), utiliza detectores de germanio (⁷⁶Ge) insertados en argón líquido (LAr). La charla de Benato se centra en resultados ya publicados en M. Agostini et al. (GERDA Collaboration), «Results on Neutrinoless Double-β Decay of Ge76 from Phase I of the GERDA Experiment,» Phys. Rev. Lett. 111: 122503, 19 Sep 2013; arXiv:1307.4720 [nucl-ex]. Todo hace indicar que incluso sus siguientes fases GERDA Phase II, Majorana y GERDA+Majorana tendrán muchas dificultades en lograr su objetivo. El campo de la 0νββ está en otras manos más prometedoras.

Resultados similares a los de GERDA obtiene KamLAND-Zen y EXO-200, que usan xenón (¹³⁶Xe) para buscar la desintegración 0νββ. Yoshihito Gando, «Latest results from KamLAND-Zen second phase,» ICHEP 2014, 3 Jul 2014 [abstract; PDF slides] discute los resultados de las fases I (ya publicados en 2013) y II de KamLAND-Zen, que dan lugar a una vida media del proceso de T^0ν_1/2 > 2,6 × 10²⁵ yr (90% C.L.). Michelle Dolinski, «Neutrinoless double beta decay with EXO-200,» ICHEP 2014, 3 Jul 2014 [abstract; PDF slides] discute los resultados de EXO-200 (ya publicados en Nature); más información en este blog.

No podía faltar nuestro amigo Juan José Gómez Cadenas (@JuanJoseGomezC1), «The NEXT Neutrinoless double beta decay experiment,» ICHEP 2014, 3 Jul 2014 [abstract; PDF slides], que como buen escritor de libros de ciencia-ficción ha sabido elegir un título muy sugerente. Cuando hablas con Juan José te das cuenta de que respira pasión por su experimento con xenón gaseoso a alta presión (HPGXe por High Pressure Gas Xenon TPC). Empezará a tomar datos en 2015, luego se limita a destacar las ventajas de su propuesta. También nos habla de su futuro NEXT-WHITE (NEW) que todos esperamos que nos dé muchas alegrías a la ciencia española.

Otro detector con futuro en la búsqueda de la desintegración 0νββ es SNO+, que empezará a tomar datos en 2016. Nos lo cuenta Valentina Lozza, «The SNO+ Experiment for Neutrinoless Double Beta Decay,» ICHEP 2014, 3 Jul 2014 [abstract; PDF slides]. Juan José siempre dice que NEXT no tiene competencia porque el gran problema de estos detectores basados en líquidos es el enorme ruido (background) que tienen. A sus amigos nos gusta pensar que tiene razón, supongo que Lozza no opinará lo mismo.

En LNGS se instalarán CUORE (Cryogenic Underground Observatory for Rare Events), que buscarán observar la 0νββ usando telurio (130Te), y LUCIFER (Low-background Underground Cryogenic Installation For Elusive Rates), que usará molibdeno (100Mo), como LUMINEU (Luminescent Underground Molybdenum Investigation for NEUtrino mass and nature). El único que presenta resultados es CUORE-0, pero son similares a los de GERDA, KamLAND-Zen y EXO-200, como nos cuenta Monica Sisti, «Status of the CUORE and results from the CUORE-0 neutrinoless double beta decay experiments,» ICHEP 2014, 3 Jul 2014 [abstract; PDF slides]. Nos cuentan el diseño de los otros dos Filippo Orio, «Current status and perspectives of the LUCIFER experiment,» ICHEP 2014, 3 Jul 2014 [abstract; PDF slides] y Denys Poda, «Scintillating bolometers based on ZnMoO4 and Zn100MoO4 crystals to search for 0nu2b decay of 100Mo (LUMINEU project): first tests at the Modane Underground Laboratory,» ICHEP 2014, 3 Jul 2014 [abstract; PDF slides].

Entre febrero de 2003 y enero de 2011, NEMO-3 ha estudiado la desintegración doble beta con cinco isótopos, como nos cuenta Héctor Gómez Maluenda, «Latest results of NEMO-3 experiment and present status of SuperNEMO,» ICHEP 2014, 3 Jul 2014 [abstract; PDF slides]. Actualmente está en construcción SuperNEMO, cuya versión de demostración empezará a tomar datos en el verano de 2015.

La sesión de hoy a las 15:00 se dedica a la oscilación de los neutrinos. En lugar de José W. F. Valle, nos habla Mariam Tórtola, «Updated three-neutrino oscillation parameters from global fits,» ICHEP 2014, 3 Jul 2014 [abstract; PDF slides], de su trabajo D. V. Forero, M. Tortola, J. W. F. Valle, «Neutrino oscillations refitted,» arXiv:1405.7540 [hep-ph]. Nos presentan un nuevo ajuste de los parámetros de la matriz PMNS (Pontecorvo–Maki–Nakagawa–Sakata) que incluye todos los datos disponibles (tras la conferencia Neutrino-2014). Un buen resumen que disfrutarán los interesados en los números concretos (que por supuesto están duplicados en función de si la jerarquía de masas es normal o invertida).

El detector OPERA, en LNGS, está diseñado para observar (en modo aparición) la oscilación de neutrinos muónicos en neutrinos tau. Ha tomado datos entre 2008 y 2012 con un haz de neutrinos muónicos producido en el CERN (CNGS). Ha observado cuatro neutrinos tau (el último se anunció en marzo). Nos presenta los detalles técnicos de los cuatro eventos Masahiro Komatsu, «Latest results on nu_mu -> nu_tau oscillations from the OPERA experiment,» ICHEP 2014, 3 Jul 2014 [abstract; PDF slides].

La observación en modo desaparición de la oscilación de neutrinos muónicos en T2K (Japón), nos la presenta Alexander Himmel, «Precision measurement of muon neutrino disappearance by T2K,» ICHEP 2014, 3 Jul 2014 [abstract; PDF slides]. La oscilación de los neutrinos muónicos en neutrinos electrónicos (modo aparición) permite estimar el ángulo de violación de la simetría CP en neutrinos, que se aproxima a -pi/2, como nos cuenta Lorena Escudero, «Initial probe of delta_CP by T2K with muon neutrino disappearance and electron neutrino appearance,» ICHEP 2014, 3 Jul 2014 [abstract; PDF slides] (y que ya conté en mayo). Habrá que estar al tanto de nuevos resultados de T2K sobre antineutrinos.

El estado del detector NOvA, que este año ha sido noticia al ver sus primeros neutrinos enviados desde el Fermilab, nos lo cuenta Jim Musser, «Commissioning and Early Performance of the NOvA Detectors,» ICHEP 2014, 3 Jul 2014 [abstract; PDF slides]. La idea es estudiar durante 3 años haces de neutrinos y luego dedicar otros 3 para estudiar haces de antineutrinos. Sin embargo, Sankagiri Umasankar, «The need for an early anti neutrino run for NOvA,» ICHEP 2014, 3 Jul 2014 [abstract; PDF slides], propone que adelantar los estudios con antineutrinos sería muy ventajoso para adelantar a otros detectores; su propuesta es alternar cada año y medio entre neutrinos y antineutrinos. Parece factible y es bastante interesante.

En el experimento NOvA los neutrinos recorren una distancia de 810 km. En LBNE (Long-Baseline Neutrino Experiment) recorrerán una distancia de 1300 km y en LAGUNA (Large Apparatus for Grand Unification and Neutrino Astrophysics – Long Baseline Neutrino Oscillations) la distancia será de 2300 km. Ambos están en fase de diseño, como nos cuentan Zelimir Djurcic, «LBNE in the Precision Era of Neutrino Oscillation: Status and Schedule,» ICHEP 2014, 3 Jul 2014 [abstract; PDF slides], y Vyacheslav Galymov, «The LAGUNA/LBNO neutrino observatory in Europe,» ICHEP 2014, 3 Jul 2014 [abstract; PDF slides]. Por supuesto, son experimentos para lo próxima década.

También para la próxima década es Hyper-Kamiokande (que como experimento LBNE es más bien cortito, sólo 295 km), pero que será 25 veces mayor que Super-Kamiokande. Nos habla de su diseño Hirohisa Tanaka, «Hyper-Kamiokande: A next generation neutrino observatory to search for CP violation in the lepton sector,» ICHEP 2014, 3 Jul 2014 [abstract; PDF slides].

La oscilación de los neutrinos en el vacío y en la materia es diferente, pero para estudiarla se necesitan grandes cantidades de materia. Super-Kamiokande la ha estudiado gracias a los antineutrinos solares que atraviesan la Tierra y alcanzan el detector cuando es de noche en Japón. La diferencia entre los antineutrinos que llegan de día y de noche es pequeña ( −3,2 ± 1,1 (stat) ± 0,5(syst) %) y por ello ha sido medida sólo con 2,7 σ (que no es mucho). Nos lo cuenta Hiroyuki Sekiya, «Solar neutrinos in Super-Kamiokande,» ICHEP 2014, 3 Jul 2014 [abstract; PDF slides].

No sólo son necesarios nuevos detectores, también se necesitan fuentes intensas de neutrinos. En Europa se ha apostado por ESS (European Spallation Source) como nos cuenta Marcos Dracos, «Intense Neutrino Super Beam Experiment for Leptonic CP Violation Discovery based on the European Spallation Source Linac,»  ICHEP 2014, 3 Jul 2014 [abstract; PPTX slides].

El experimento con antineutrinos del reactor Double Chooz y su competidor en  la medida del parámetro θ13 el del reactor Daya Bay, como no tienen nuevos resultados que contar, repiten lo que ya contaron en la conferencia Neutrino 2014. Los interesados pueden consultar a Julia Haser, «Current status of the Double Chooz experiment,» ICHEP 2014, 3 Jul 2014 [abstract; PDF slides], y a Wei Wang, «The latest oscillation results from the Daya Bay reactor neutrino experiment,» ICHEP 2014, 3 Jul 2014 [abstract; PDF slides]. Medidas más precisas de este parámetro requieren futuros detectores, como JUNO. Nos cuenta su diseño Liang Zhan, «JUNO: A Next Generation Reactor Antineutrino Experiment,» ICHEP 2014, 3 Jul 2014 [abstract; PDF slides].