El experimento KATRIN rompe la barrera de 1 eV de la masa de los neutrinos

Los neutrinos son minúsculas partículas subatómicas neutras con una masa tan pequeña que, durante mucho tiempo, los científicos pensaron que era de cero. Son las partículas con masa más abundantes en el universo, pero el hecho de que rara vez interactúen con otra materia hace que sean increíblemente difíciles de detectar y su masa extremadamente difícil de medir. Los investigadores participantes en el experimento internacional Karlsruhe Tritium Neutrino (KATRIN) han conseguido medir la masa de un neutrino con una precisión notable.

¿Pero por qué es tan importante saber la masa de un neutrino? La cuestión es que estos minúsculos neutrinos son relevantes para la física de partículas y la cosmología, pues señalan a nuevos fenómenos físicos que están más allá de los modelos actuales y desempeñan un papel importante en la formación de estructuras a gran escala como las galaxias. Por lo tanto, conocer su escala de masa proporcionaría una información inestimable sobre el funcionamiento del universo. Con el apoyo parcial del proyecto financiado con fondos europeos SENSE, los científicos de KATRIN han determinado ahora un nuevo límite superior de la masa de un neutrino: 0,8 eV. Sus hallazgos se publicaron en la revista «Nature Physics».

En el experimento KATRIN, los investigadores estudiaron un isótopo de hidrógeno inestable llamado tritio que experimenta un proceso desintegración radiactiva conocido como desintegración β. Para medir la masa del neutrino, estudiaron la distribución de la energía de los electrones liberada en el proceso de desintegración β. Tal y como se indicó en una noticia publicada en el sitio web del Instituto Max Planck de Física dirigido por la Sociedad Max Planck, socia del proyecto SENSE, esta tarea «requiere un gran esfuerzo tecnológico: el experimento de setenta metros de largo alberga la fuente de tritio más intensa del mundo, así como un espectrómetro gigante para medir la energía de los electrones de desintegración con una precisión sin precedentes».Desde el inicio de las mediciones en 2019, el equipo de la investigación ha mejorado la sensibilidad del experimento aumentando la actividad de la fuente de tritio (la tasa a la que se generan las partículas) por 3,8 y disminuyendo el ruido de fondo en un 25 %. El coportavoz del experimento, el doctor y catedrático Christian Weinheimer de la Universidad de Münster en Alemania, comenta sobre las mejoras realizadas: «El aumento de la tasa de señal y la reducción de la tasa de fondo fueron decisivos para el nuevo resultado». En la misma noticia, el doctor y catedrático Guido Drexlin del Instituto de Tecnología de Karlsruhe (Alemania), donde se está realizando el experimento KATRIN, asegura que el experimento «ahora funciona como un reloj perfecto».

La determinación de un nuevo límite superior de 0,8 eV de la masa de los neutrinos marca la primera vez en la historia que un experimento de este tipo ha entrado en el rango de masa por debajo de 1 eV. El límite superior previo de esta masa que obtuvieron los científicos de KATRIN en 2019 era de 1,1 eV. «La comunidad de la física de partículas está emocionada de que KATRIN haya roto la barrera de 1 eV», señala el catedrático John Wilkerson de la Universidad de Carolina del Norte (los Estados Unidos), experto en neutrinos.

El equipo de KATRIN continuará con las mediciones de la masa de los neutrinos hasta finales de 2024, cuando también finaliza el proyecto SENSE (Sterile neutrino search in tritium beta decay). Hasta entonces, los investigadores pretenden «no solo aumentar constantemente las estadísticas de eventos de señal», sino también desarrollar «mejoras para reducir aún más la tasa de fondo».

Para más información, consulte:

Proyecto SENSE