Un nuevo fenómeno físico podría ser clave para resolver el enigma de la composición del Universo

Se trata de un tipo de transformación de neutrinos de tipo muón en neutrinos de tipo electrón, un fenómeno «clave» para resolver el enigma de por qué del Universo se conoce la materia y no se puede encontrar la antimateria , dado que, según la teoría científica, en origen, el Universo estaba compuesto a partes iguales por materia y antimateria.

Esta conclusión ha sido presentada este viernes en la conferencia de la Sociedad Europea de Física (EPS-HEP2013), celebrada en Estocolmo. En «T2K» participan más de 400 físicos de 11 países, entre ellos España, representada por el Instituto de Física de Altas Energías (IFAE) y el Instituto de Física Corpuscular (IFIC, CSIC-UV) .

En 2011, «T2K» presentó los primeros indicios de este nuevo modo de oscilación del neutrino, y ahora, con 3,5 veces más datos acumulados, «el indicio ha dejado paso a la evidencia científica» , según explica el CPAN: «La probabilidad de que el fenómeno observado sea fruto del azar (una fluctuación estadística) es menor que una en un billón». Así, subraya que «T2K» se convierte en el «primer experimento» en observar de forma explícita la aparición de neutrinos de diferente tipo a los producidos originalmente.

Un haz de neutrinos

El experimento «T2K» consiste en un intenso haz de neutrinos de tipo muón y un complejo sistema de detectores que, situados a diferentes distancias, son capaces de medir la transformación en vuelo de los neutrinos iniciales . El haz de neutrinos se produce en el laboratorio J-PARC (Japan Proton Accelerator Complex) , en Tokai (costa este de Honshu, la mayor isla de Japón).

Las propiedades iniciales del haz se miden en varios detectores cercanos al punto de producción. Tras recorrer 295 kilómetros, los neutrinos alcanzan la costa oeste de la isla y son detectados por Super-Kamiokande, un gigantesco detector de 50 kilotoneladas instalado a un kilómetro de profundidad en una antigua mina de zinc. El análisis de los datos recogidos por Super-Kamiokande muestra un número de neutrinos de tipo electrón (28 en total) muy superior al que se esperaría en ausencia del nuevo fenómeno de oscilación (4,6).

Según el CPAN, la oscilación del neutrino constituye la manifestación a nivel macroscópico de interferencias cuánticas causadas por la diferencia entre la masa entre los diferentes tipos de neutrinos. Es más, señala que la observación de este nuevo modo de oscilación posibilita el estudio de otro fenómeno, «todavía más relevante»: la violación de la simetría carga-paridad (CP) , responsable de los mecanismos que distinguen el comportamiento entre materia y antimateria.

«La violación de la simetría CP, observada hasta la fecha solo en quarks (lo cual valió los premios Nobel de 1980 y 2008), se acepta en la actualidad como la teoría más probable para explicar por qué el Universo actual está dominado por materia, con contribuciones insignificantes de antimateria. Este constituye uno de los misterios más excitantes de la ciencia, puesto que en el Big Bang debieron crearse en iguales cantidades», según explica.

En busca de más diferencias

Una vez que T2K ha establecido de forma concluyente la existencia de un nuevo modo de oscilación que es sensible a la violación de CP , el CPAN indica que la búsqueda de este fenómeno se convierte en uno de los objetivos científicos «más relevantes» de la década, «y T2K está en posición de liderar la búsqueda», añade. «T2K» espera recoger 10 veces más datos en los próximos años, incluyendo aquellos obtenidos con un haz de antineutrinos para buscar diferencias en las oscilaciones de materia y antimateria que permitan medir la violación de la simetría CP.

«Este descubrimiento ha sido posible gracias al esfuerzo del personal de J-PARC y de su dirección, que han procurado un haz de neutrinos intenso y de alta calidad a «T2K», especialmente después del devastador terremoto de marzo de 2011, que causó severos daños al complejo de aceleradores de J-PARC y que interrumpió de forma brusca la toma de datos del experimento T2K», sostiene.