El equipo editorial del grupo Nature, del que forma parte la revista Nature Communications, ha seleccionado un trabajo del experimento NEXT, del que forma parte el Instituto Galego de Física de Altas Enerxías (IGFAE). NEXT es una colaboración internacional que estudia la verdadera naturaleza de los neutrinos, unas piezas clave para encajar el rompecabezas del modelo estándar de la física de partículas. El trabajo está encabezado por el equipo colaborador de NEXT en el Centro de Física de Materiales (CSIC-UPV/EHU) y el Donostia International Physics Center (DIPC) del País Vasco.
El artículo, Ba+2 ion trapping using organic submonolayer for ultra-low background neutrinoless double beta detector, fue publicado en diciembre de 2022 y recoge los resultados de las mediciones realizadas en el Laboratorio Subterráneo de Canfranc (LSC). Estas instalaciones, excavadas a 800 metros de profundidad bajo las montañas del Pirineo aragonés, son un escenario apropiado para frenar la radiación cósmica que llega a la Tierra y poder investigar con mayor precisión el comportamiento de los neutrinos.
Instalaciones del Laboratorio Subterráneo de Canfranc, que acoge el experimento NEXT. Crédito: Pegenaute Studio.
Desintegración doble beta sin neutrinos
Los neutrinos son las únicas partículas que pueden ser su propia antipartícula, lo que supondría que fuesen completamente neutrales. Sin embargo, demostrar este comportamiento es un enorme reto científico y tecnológico, ya que los neutrinos son extremadamente esquivos y muy ligeros. En caso de constatar este proceso, el descubrimiento tendría un profundo impacto en la Física de Partículas y la Cosmología, pudiendo explicar la asimetría que existe en el universo entre materia y antimateria.
Para conseguirlo, es necesario observar un proceso en el que el neutrino se comporta al mismo tempo como partícula y antipartícula: en ese caso, dos neutrones se convierten en dos protones intercambiando un neutrino/antineutrino y liberando dos electrones. Este proceso se denomina desintegración doble beta sin neutrinos (β β0ν).
La investigación publicada en Nature Communications se centra en el trabajo que está realizando el equipo de NEXT para detectar uno de los posibles eventos que señalarían este proceso: la desintegración de un átomo de xenon (Xe) en un ión de bario (Ba) y dos electrones. Con el objetivo de crear un detector que muestre este proceso, el artículo demuestra que los iones de bario pueden ser atrapados en condiciones de ultravacío (UHV) por una capa de moléculas orgánicas sobre una superficie.
IGFAE-NEXT
Desde el IGFAE, el grupo involucrado en este experimento (IGFAE-NEXT), compuesto por José Ángel Hernando Morata, Joshua Renner, Carlos Hervés, Martín Perez y Gonzalo Díaz, figura también como firmante del artículo destacado ahora por Nature. Según explica José Ángel Hernando Morata, el equipo que trabaja desde Santiago de Compostela contribuye a los detectores de neutrinos de NEXT en aspectos como el desarrollo de algoritmos de calibración, de reconstrucción de trazas y de identificación de partículas con técnicas de machine learning.
En la colaboración NEXT, liderada por el Donosti International Physics Center (DIPC), y el Instituto de Física Corpuscular (IFIC), centro mixto del CSIC y la Universidad de Valencia, participan más de 80 científicos de 13 centros de investigación procedentes de España, Portugal, Israel y Estados Unidos.
Además de NEXT, el IGFAE también está involucrado en el que será el mayor detector de neutrinos, Hyper Kamiokande, actualmente en construcción en Japón.
