Se publican en PRL los primeros indicios a 2 sigmas de la asimetría CP en la física de los neutrinos

Ya te conté el verano pasado los “primeros indicios a 2 sigmas de la violación CP en la física de los neutrinos” [LCMF, 04 Ago 2017]. Se hicieron públicos en un congreso (KEK Colloquium) como resultados preliminares. Ahora ya son resultados oficiales y se publican en la prestigiosa revista Physical Review Letters. Una gran noticia, aunque aún estamos a una década de las 5 sigmas que requiere un descubrimiento. El experimento japonés T2K (Tokai to Kamioka) ha observado 89 neutrinos electrónicos y 7 antineutrinos electrónicos, cuando se esperaban 68 y 9, resp., si el ángulo de fase CP de los neutrinos fuera nulo; como resultado se afirma que no es nulo a 2 sigmas de confianza estadística.

Como ya sabes la asimetría primordial entre materia y antimateria requiere la asimetría CP en el modelo estándar, donde solo se incluye en las matrices de mezcla de quarks (matriz CKM) y de neutrinos (PMNS). Si se confirmase a 5 sigmas la asimetría CP observada en los neutrinos aún sería insuficiente; solo lo sería si además resultara que los neutrinos son partículas de Majorana, en cuyo caso hay tres fuentes de asimetría CP, en lugar de solo una como hay en el caso de Dirac. El acelerador de protones J-PARC en Tokai ha colisionado 1.47(0.76)×1021 protones contra un blanco de grafito que han producido un haz de neutrinos y antineutrinos muónicos dirigido hacia el detector Super-Kamiokande en Kamioka. En los 295 km que los separan parte de estas partículas oscilan a neutrinos y antineutrinos electrónicos. Algunos de los cuales son observados.

El artículo es T2K Collaboration, “Search for CP Violation in Neutrino and Antineutrino Oscillations by the T2K Experiment with 2.2×1021 Protons on Target,” Phys. Rev. Lett. 121: 171802 (24 Oct 2018), doi: 10.1103/PhysRevLett.121.171802. Más información divulgativa en Christopher Crockett, “Synopsis: Inching Closer to CP Violation in Neutrinos,” APS Physics, 24 Oct 2018.

Las figuras de resultados publicadas ahora en PRL son muy similares (si no son idénticas) a las que se hicieron públicas en agosto de 2017 (que ya aparecieron en este blog), aunque ahora se ha eliminado la frase “T2K Preliminary“. No hay mucho más que yo pueda decir que lo que ya dije en su momento [LCMF, 04 Ago 2017]. La asimetría CP (últimamente trato de evitar el término “violación CP” porque he recibido quejas de algunos profesores de enseñanza secundaria al respecto) es el incumplimiento de dos simetrías combinadas, la simetría de paridad P (reflexión en un espejo) y la simetría de conjugación de carga C (cambio de partículas por antipartículas). En la física de los neutrinos implica que los neutrinos y los antineutrinos interaccionen de forma diferente al ser reflejados en un espejo; es decir, que una interacción concreta en la que hay neutrinos (antineutrinos) tiene una probabilidad diferente a la que se obtiene tras su reflexión en un espejo, si se cambian por antineutrinos (neutrinos).

En el caso del experimento T2K se estudia la oscilación de neutrinos (antineutrinos) muónicos en electrónicos. La asimetría CP con ángulo de fase CP negativo (como el observado por T2K) implica que se observarán más neutrinos y menos antineutrinos electrónicos de los esperados si la interacción cumpliera la simetría CP (si el ángulo de fase CP fuera positivo sería al contrario). Los resultados confirman esta expectativa, aunque la distancia recorrida por el haz muónico es muy corta, por lo que el número de sucesos electrónicos observados entre 2010 y 2017 es muy pequeño, luego la confianza estadística que se ha logrado es pobre (solo 2 sigmas, un 95%, por ahora). El experimento T2K seguirá tomando datos durante los próximos 5 años, recabando unas 2.5 veces más sucesos, por lo que no creo que para 2023 se superen las 3.5 sigmas. Para lograr 5 sigmas habrá que esperar al experimento europeo LAGUNA (Large Apparatus for Grand Unification, Neutrino Astrophysics, and Long Baseline Neutrino Oscillations), aún en fase de diseño.

13 comentarios

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U-95 U-95

El Universo es cómo es, no cómo queramos que sea, pero sería una lástima que todo se acabara en el Modelo Estándar y no hubiera nada mas allá de este.

Carlos Carlos

Hasta donde yo sé se sabe con 100% de certeza que el modelo estándar no puede ser correcto, por ejemplo el modelo estándar predice masa nula para los neutrinos y ya se sabe que tienen masa.

Lo que aun no se sabe es qué es o que está mal.

Francisco R. Villatoro Francisco R. Villatoro

Carlos, sabemos cómo incorporar la masa de los neutrinos en el modelo estándar, pero hay dos alternativas posibles (Dirac o Majorana) y no sabemos cuál es la correcta. El modelo estándar tiene muchos problemas, pero todos tienen soluciones “sencillas” ya conocidas que incorporadas al modelo estándar no exigen que se cambie su nombre; lo que no sabemos es si dichas soluciones son las correctas (p.ej. el axión QCD para explicar la materia oscura).

David B David B

¡Gracias por hacerte eco de esta noticia Francis!
Un par de comentarios: ¿podrías elaborar por qué se quejaron profesores de secundaria (de secundaria!) sobre el término violación CP? Imagino la respuesta, pero puede ser ilustrativo.
Por otra parte, un par de nitpicks: ¿no sería mejor hablar de “intercambio/reflexión de las coordenadas espaciales” más que de “reflexión en un espejo”? Entiendo que la segunda es una expresión más sencilla pero usada tan discrecionalmente y sin explicación previa parece que estamos hablando de una reflexión *real* en un espejo *físico*, y no al concepto de una imagen especular.
Finalmente: los 5 sigmas en delta_CP se espera que se lograrán mucho antes que LAGUNA esté operativo, si es que alguna vez lo está, con HyperK por ejemplo, cuya construcción comenzará pronto.

Francisco R. Villatoro Francisco R. Villatoro

David, gracias, todos deseamos que HyperK lo logre. Su construcción empieza en 2020 y la primera toma de datos se iniciará sobre 2025, ¿crees que antes de 2030 habrá logrado 5 sigmas en delta_CP?

David B David B

Si T2HK funciona como viene funcionando hasta ahora T2K, con el upgrade de potencia del haz planeado, debería – según el Design Report que se publicó recientemente. No estoy muy al tanto de novedades de LAGUNA, pero ¿no me parece que pudiera entrar en funcionamiento antes de HK en cualquier caso, y también necesitaría unos 10 años para ese nivel de precisión en delta_CP?

miguel miguel

Hola,Pues uno de mis favoritos es Majorana,supongo que es por una de sus Anécdotas, pero no recuerdo bien
maldita memoria (y no me gusta jugar, podría estar equivocado)).
Un Saludo y Gracias.

Francisco R. Villatoro Francisco R. Villatoro

Miguel, en España tenemos el experimento NEXT (http://next.ific.uv.es/next/experiment.html) cuyo objetivo es desvelar si los neutrinos son partículas de Majorana o de Dirac. Juan José Gómez Cadenas está realizando una gran labor de divulgación de este experimento.

Por lo que me dicen los profesores de secundaria, la palabra “violación” es malsonante y su uso está prohibido. Y finalmente, quizás debo cuidar más el uso de los sinónimos “imagen especular” y “reflexión en un espejo”.

David B David B

Parece que se te han mezclado las respuestas 🙂 pero creo que a todos nos interesa (por flagrante newspeak y corrección política nivel mil) lo de violación CP… ¡especialmente viniendo de profesores de secundaria, que con todos mis respetos hacia su importante labor, no me parecen los más cualificados para cambiar términos (internacionalmente aceptados) de física de partículas avanzada! Malsonante y desagradable es cogérsela con papel de fumar para todo, no un término técnico que sólo debería ofender (o desatar la imaginación) a quien viene ya de serie con algún problema en la cabeza…

Alex Alex

¿Pero qué…?

La palabra «violación» no es malsonante en ninguna acepción posible. En todo caso, el significado proviniente de su uso como sinónimo de agresión sexual desde el punto de vista jurídico. Es irrisorio, además, que digan que el uso de la palabra en sí esté prohibida.

He aquí la etimología de este vocablo: http://etimologias.dechile.net/?violar.

Un saludo y buen artículo, como siempre.

Pedro Mascarós Pedro Mascarós

Pues todo este tema de la corrección política desmedida, (profesores de secundaria en contra del término violación, por ejemplo) tiene un origen de lo más mundano y triste, la verdad; digamos que a finales de los 90, los chavales nacidos en los 80 se percatan de que no tienen nada de nada con lo que escandalizar a sus mayores o sorprender (¿drogas?, ¿musica?, ¿sexo?…); además, el avance social ya tiene una inercia buena que los excluye de poder emprender algo realmente innovador .

Entonces, que mejor manera de hacerse notar, que coger la moral de la sociedad, esas pequeñas correcciones políticas + todo lo que normalmente representa el progresismo, y que por norma general se topaba siempre con las zancadillas del conservadurismo rancio, y extremarla, buscar fantasmas donde no los hay, y acogiéndose a esa bandera del progreso, convertirse en los guerreros de la moral más antiprogresista, rancia y terrible para libertad de expresión que uno se pueda imaginar.
Y como el 80% de la sociedad, independientemente del año de nacimiento, somos gilipollas, pues ahí que encontraron todo un arsenal de apoyos que no tienen valor de decir que el rey va desnudo.

Desde chavales que rechazando los alardes de superioridad moral de origen religioso de sus padres, acaban ellos haciendo lo mismo, pero con la moral de la sociedad; a aquellos que han quediro dar una vuelta de tuerca a las ideas progresistas de sus progenitores de forma absurda.

Desde negar el bien que hace la ciencia, a inventar todo un mundo de fantasía e igualdad que no existe… en fin; lamentable.

Paco Paco

“últimamente trato de evitar el término “violación CP” porque he recibido quejas de algunos profesores de enseñanza secundaria al respecto”

WTF

Yeil Yeil

Los neutrinos parecen ser el reducto más firme a nueva física. Esperemos que no haya que esperar tanto.

Sobre lo de violación, muchas veces la suciedad está en el ojo del que mira.

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