Los neutrinos, a menudo llamados “partículas fantasma” debido a su naturaleza esquiva y sus interacciones extremadamente raras con la materia, han atraído la atención de la comunidad científica mientras los investigadores continúan intentando comprender estas enigmáticas partículas. Un avance reciente ha añadido otro avance al estudio de estas partículas, destacando su potencial para comprender el funcionamiento del universo.
En un hallazgo histórico, investigadores de la Universidad de Oxford observaron neutrinos solares que convertían átomos de carbono-13 en nitrógeno-13 en un enorme detector subterráneo llamado SNO+, a dos kilómetros de profundidad en SNOLAB en Sudbury, Canadá. Ubicada en una mina activa, la instalación brinda la protección necesaria contra los rayos cósmicos y otras formas de radiación que comprometen las mediciones sensibles necesarias para los estudios de neutrinos.
Centrándose en la interacción entre los neutrinos de alta energía y los núcleos de carbono-13, el equipo de investigación se propuso detectar la conversión de carbono-13 en nitrógeno-13, un isótopo radiactivo que se desintegra en unos diez minutos. Utilizando la técnica de la “coincidencia retardada”, los científicos buscaron dos explosiones de luz: una procedente del impacto inicial del neutrino y la segunda procedente de la posterior desintegración del nitrógeno-13. Esta estrategia permite una distinción clara entre eventos de neutrinos reales y ruido de fondo, aumentando la claridad de sus hallazgos.
Durante un período de 231 días, desde el 4 de mayo de 2022 hasta el 29 de junio de 2023, el detector SNO+ registró 5,6 eventos de esta interacción. En particular, este resultado coincide estrechamente con el número de 4,7 eventos pronosticados basándose en predicciones de neutrinos solares para el mismo período de tiempo.
Los hallazgos subrayan el comportamiento peculiar de los neutrinos y su importancia en diversos fenómenos cósmicos, incluida la actividad estelar y los procesos de fusión nuclear. El equipo de investigación cree que esta nueva medición allanará el camino para explorar aún más interacciones de neutrinos de baja energía, descubriendo más misterios sobre el universo.
Gulliver Milton, estudiante de doctorado en el Departamento de Física de Oxford, destacó la importancia del logro, citando la rareza del isótopo de carbono-13 y el notable viaje de los neutrinos desde el núcleo del Sol hasta el detector. El coautor, el profesor Steven Biller, destaca aún más el contexto histórico al señalar estudios anteriores sobre neutrinos solares que contribuyeron al Premio Nobel de Física de 2015. Comentó el notable progreso en la investigación de neutrinos y sugirió que este estudio permitirá a los investigadores utilizar neutrinos solares como “haz de prueba” por primera vez para investigar otras reacciones nucleares raras.
El experimento SNO+ sirve como sucesor del proyecto SNO anterior, que demostró que los neutrinos pueden cambiar entre tres tipos diferentes de neutrinos electrónicos, muones y tau durante su viaje desde el Sol a la Tierra. La Dra. Christine Cross, científica de SNOLAB, dijo que el último descubrimiento explota la ocurrencia natural de carbono-13 en el centelleador líquido del experimento, lo que marca la observación de menor energía de las interacciones de neutrinos con el carbono-13 hasta la fecha. Esta nueva medición representa la primera medición directa de sección transversal de esta reacción nuclear específica, proporcionando nuevos conocimientos sobre el comportamiento de los neutrinos y su papel fundamental en el universo.
