NEXT

El modelo estándar de la física de partículas parece un rompecabezas perfecto donde todas las piezas encajan, pero hay una de ellas que se resiste: ¡la naturaleza del neutrino!

Quizás esta pieza que no encaja nos está diciendo más que nuestro rompecabezas está incompleto, puede que nos esté diciendo que aún no se han descubierto todas las secciones.

Los neutrinos son las partículas fundamentales más esquivas que conocemos y las únicas que pueden ser su propia antipartícula, la única que puede ser completamente neutral. El grupo experimental HEP de IGFAE participa en el experimento internacional NEXT, http://next.ific.uv.es/next/, instalado en el Laboratorio Subterráneo de Canfranc, http://lsc-canfranc.es/es/, bajo la montaña de Tobazo, en los Pirineos. NEXT es uno de los experimentos que actualmente compiten para descifrar la verdadera naturaleza del neutrino, para comprender si es su propia antipartícula.

Esta no es una tarea fácil, los neutrinos son tan esquivos y tan ligeros, que lo que sería una tarea trivial para otras partículas, determinar si son su antipartícula, es casi imposible en ellas. Solo podemos hacerlo mediante un proceso en el que el neutrino se comporte como una partícula y como una antipartícula. Y este fenómeno podría ocurrir en unos pocos núcleos, donde dos de sus neutrones se convierten en dos protones intercambiando entre ellos un neutrino/antineutrino y liberando dos electrones. Este proceso se llama desintegración beta doble sin neutrinos.

El detector NEXT es un tanque cilíndrico de xenón gaseoso, sometido a un intenso gradiente eléctrico y con sus dos cubiertas equipadas con sensores de luz. El xenón actúa como un objetivo, el núcleo donde podría ocurrir esta desintegración hipotética, y como es gaseoso, los electrones producidos dejarían una pista, una trayectoria de unos pocos centímetros. Nuestro detector busca una señal inequívoca: dos electrones cuya energía, según la famosa ley de Einstein, coincide con la masa perdida del núcleo padre, el xenón. Nuestros requisitos son diversos y difíciles de alcanzar: una gran cantidad de xenón (para tener un gran número de núcleos donde pueden ocurrir las desintegraciones), una excelente reconstrucción de las pistas (para identificar los dos electrones), una medición muy precisa de la energía (para asegurarnos de que corresponde a la masa perdida del núcleo padre) y, finalmente, un entorno ultra limpio de contaminación por radiación (para que no tengamos eventos que nos puedan confundir, de ahí que nuestro laboratorio esté dentro de la montaña, protegido de los rayos cósmicos, y los elementos detectores son ultra puros, evitando la contaminación radioactiva).

Hoy, en el laboratorio de Canfranc, hemos instalado el primer detector NEXT, que hemos llamado NEW. El detector contiene 10 kg de xenón, con el cual nuestro objetivo principal es superar todas las dificultades técnicas y experimentales que implica realizar esta medición con una nueva técnica. Los resultados son muy prometedores, y por esta razón ya estamos construyendo uno más grande, que puede tener un rango más largo, 100 kg de xenón, en los próximos años. Y en una década, alcanzar una tonelada.

Este es un experimento que requiere un instrumento complejo, preciso y ultra silencioso; y para a los físicos, delicadeza y paciencia. A cambio, si el neutrino se revela como verdaderamente neutral, si es su propia antipartícula, habremos encontrado una nueva puerta a una física que quizás nos explique por qué el universo y nosotros mismos somos materia.

Más información en nuestro sitio web http://next.ific.uv.es/next/