Esto es lo que aprenderás cuando leas esta historia:
- El Observatorio de Neutrinos Subterráneo de Jiangmen (JUNO) está buscando determinar el orden de masa de los sabores de neutrinos, y sus primeros resultados muestran que está superando las expectativas.
- Propuesto por primera vez en 2008, JUNO contiene un detector esférico lleno de 20.000 toneladas métricas de fluido centelleador y más de 42.000 fotomultiplicadores capaces de detectar un solo fotón.
- JUNO es el primero de tres grandes experimentos de neutrinos que se espera que entren en funcionamiento en esta década, junto con el detector Hyper-Kamiokande en Japón y el Deep Underground Neutrino Experiment en Estados Unidos.
Cada segundo, cientos de billones de neutrinos producidos por el Sol atraviesan nuestro cuerpo. La razón por la que no percibimos este flujo constante de partículas cuánticas es que casi nunca interactúan con la materia, un comportamiento que les ha valido el apodo de «partículas fantasma». Para dar una idea de lo poco común que es que un neutrino interactúe con una partícula, si un conjunto de estas partículas atravesara una pared sólida de plomo de un año luz (9,88 billones de kilómetros) de espesor, el 50 % de los neutrinos escaparía ileso .
Si bien este es un hecho asombroso del universo, el estudio de estas partículas ha sido un gran dolor de cabeza para los físicos experimentales durante aproximadamente 90 años. Para aislar los neutrinos del ruido de fondo, los detectores diseñados para detectar estas partículas suelen ubicarse a gran profundidad. Además, son muy grandes: el Detector de Antineutrinos de Centelleo Líquido de Kamioka (KamLAND), en Gifu, Japón, contiene 1000 toneladas de centelleador líquido, una sustancia que emite luz al absorber radiación (como un neutrino).
Ahora, la ciencia de los neutrinos está entrando oficialmente en una nueva era, con el Observatorio Subterráneo de Neutrinos de Jiangmen ( JUNO ) de China ya en funcionamiento. JUNO es el primero de tres experimentos de neutrinos de nueva generación que se pondrán en marcha esta década (los otros son el detector Hyper-Kamiokande en Japón y el Experimento de Neutrinos Subterráneos Profundos en EE. UU.). En un nuevo estudio subido al servidor de preimpresión arXiv (y enviado a la revista Chinese Physics C para su revisión por pares), los colaboradores internacionales que trabajan en el proyecto publicaron los primeros resultados increíbles de JUNO. Este momento se ha gestado durante aproximadamente 17 años.
“Construir JUNO ha sido un proceso de desafíos extraordinarios”, declaró Xiaoyan Ma, ingeniero jefe de JUNO, al CERN Courier . “Exigió no solo nuevas ideas y tecnologías, sino también años de cuidadosa planificación, pruebas y perseverancia. Cumplir con los estrictos requisitos de pureza, estabilidad y seguridad requirió la dedicación de cientos de ingenieros y técnicos. Su trabajo en equipo e integridad transformaron un diseño audaz en un detector funcional, listo para abrir una nueva ventana al mundo de los neutrinos”.
JUNO es el sucesor gigante del detector KamLAND de Japón. Su detector esférico de 35 metros de diámetro contiene la increíble cantidad de 20 000 toneladas métricas de centelleador líquido, además de 43 212 fotomultiplicadores, detectores de luz capaces de detectar un solo fotón. Esta esfera se coloca en un pozo cilíndrico lleno de agua ultrapura para filtrar partículas que podrían imitar antineutrinos (es decir, muones cósmicos). Como la mayoría de los detectores de neutrinos, JUNO se encuentra a 700 metros bajo tierra y detectará los antineutrinos de los reactores nucleares de las centrales nucleares de Yangjiang y Taishan, ubicadas a decenas de kilómetros de distancia. El objetivo es detectar entre 40 y 60 neutrinos al día .
La misión principal de JUNO es determinar la jerarquía de masas de los neutrinos: electrón , muón y tau. Si bien los científicos coinciden en que estos neutrinos tienen masas diferentes, no están seguros de cuál es el más ligero. Utilizando datos recopilados entre el 26 de agosto y el 2 de noviembre de este año, los investigadores ya han medido los parámetros de oscilación de los neutrinos solares con una precisión 1,8 veces superior a la de experimentos anteriores, lo que augura un futuro prometedor para la investigación de 30 años de JUNO sobre la naturaleza de los neutrinos.
“Lograr tal precisión en tan solo dos meses de operación demuestra que JUNO funciona exactamente como fue diseñado”, declaró Yifang Wang, director del proyecto JUNO y portavoz, en un comunicado de prensa . “Con este nivel de precisión, JUNO pronto determinará la ordenación de la masa de los neutrinos, probará el marco de oscilación de tres sabores y buscará nuevas leyes de la física más allá de él”.
Los neutrinos han sido descritos durante mucho tiempo como una “ puerta de entrada a la nueva física ”, y con JUNO en funcionamiento (y otros experimentos entrando en funcionamiento hacia el final de la década), la humanidad finalmente puede estar preparada para cruzar ese umbral científico.