O equipo editorial do grupo Nature, do que forma parte a revista Nature Communications, seleccionou un traballo do experimento NEXT, do que forma parte o Instituto Galego de Física de Altas Enerxías (IGFAE). NEXT é unha colaboración internacional que estuda a verdadeira natureza dos neutrinos, unhas pezas crave para encaixar o crebacabezas do modelo estándar da física de partículas. O traballo está encabezado polo equipo colaborador de NEXT no Centro de Física de Materiais (CSIC-UPV/EHU) e o Donostia International Physics Center (DIPC) do País Vasco.
O artigo, Ba+2 ion trapping using organic submonolayer for ultra-low background neutrinoless double beta detector, foi publicado en decembro de 2022 e recolle os resultados das medicións realizadas no Laboratorio Subterráneo de Canfranc (LSC). Estas instalacións, escavadas a 800 metros de profundidade baixo as montañas do Pirineo aragonés, son un escenario apropiado para frear a radiación cósmica que chega á Terra e poder investigar con maior precisión o comportamento dos neutrinos.
Instalacións do Laboratorio Subterráneo de Canfranc, que acolle o experimento NEXT. Crédito: Pegenaute Studio.
Desintegración dobre beta sen neutrinos
Os neutrinos son as únicas partículas que poden ser a súa propia antipartícula, o que supoñería que fosen completamente neutrais. Con todo, demostrar este comportamento é un enorme reto científico e tecnolóxico, xa que os neutrinos son extremadamente esquivos e moi lixeiros. En caso de constatar este proceso, o descubrimento tería un profundo impacto na Física de Partículas e a Cosmoloxía, podendo explicar a asimetría que existe no universo entre materia e antimateria.
Para conseguilo, é necesario observar un proceso no que o neutrino se comporta ao mesmo tempo como partícula e antipartícula: nese caso, dous neutróns convértense en dous protóns intercambiando un neutrino/antineutrino e liberando dous electróns. Este proceso denomínase desintegración dobre beta sen neutrinos (β β0ν).
Representación artística do proceso que se describe no artigo recoñecido por Nature. Crédito: The NEXT Experiment.
A investigación publicada en Nature Communications céntrase no traballo que está a realizar o equipo de NEXT para detectar un dos posibles eventos que sinalarían este proceso: a desintegración dun átomo de xenon (Xe) nun ión de bario (Ba) e dous electróns. Co obxectivo de crear un detector que mostre este proceso, o artigo demostra que os ións de bario poden ser atrapados en condicións de ultrabaleiro (UHV) por unha capa de moléculas orgánicas sobre unha superficie.
IGFAE-NEXT
Desde o IGFAE, o grupo involucrado neste experimento (IGFAE-NEXT), composto por José Ángel Hernando Morata, Joshua Renner, Carlos Hervés, Martín Perez e Gonzalo Díaz, figura tamén como asinante do artigo destacado agora por Nature. Segundo explica José Ángel Hernando Morata, o equipo que traballa desde Santiago de Compostela contribúe aos detectores de neutrinos de NEXT en aspectos como o desenvolvemento de algoritmos de calibración, de reconstrución de trazas e de identificación de partículas con técnicas de machine learning.
Na colaboración NEXT, liderada polo Donosti International Physics Center (DIPC), e o Instituto de Física Corpuscular (IFIC), centro mixto do CSIC e a Universidade de Valencia, participan máis de 80 científicos de 13 centros de investigación procedentes de España, Portugal, Israel e Estados Unidos. Ademais de NEXT, o IGFAE tamén está involucrado no que será o maior detector de neutrinos, Hyper Kamiokande, actualmente en construción en Xapón.
