Científicos observan neutrinos solares transformando átomos en el subsuelo

Los neutrinos, conocidos como "partículas fantasma" debido a su escasa interacción con la materia, han sido objeto de estudio durante años. Estos diminutos componentes subatómicos, generados en reacciones nucleares como las que ocurren en el núcleo del Sol, atraviesan la Tierra sin dejar rastro. Recientemente, un equipo de investigadores de la Universidad de Oxford logró observar una transformación atómica rara, donde los neutrinos solares convierten átomos de carbono-13 en nitrógeno-13 dentro del detector SNO+, ubicado a dos kilómetros bajo tierra en SNOLAB, Canadá.

Este avance se produjo gracias a un proyecto que utilizó el detector SNO+, que se encuentra en una mina activa, proporcionando el blindaje necesario para bloquear los rayos cósmicos y la radiación de fondo que podrían interferir con las delicadas mediciones de neutrinos. Durante un período de 231 días, desde el 4 de mayo de 2022 hasta el 29 de junio de 2023, el detector registró 5.6 eventos de transformación, lo que coincide con las expectativas que predecían 4.7 eventos debido a los neutrinos solares en ese lapso.

Capturando un destello de luz

El equipo de investigación se centró en detectar momentos en que un neutrino de alta energía impacta un núcleo de carbono-13, convirtiéndolo en nitrógeno-13, un isótopo radiactivo que se desintegra aproximadamente diez minutos después. Para identificar estos eventos, se utilizó una técnica de "coincidencia retardada" que busca dos destellos de luz relacionados: el primero del impacto del neutrino y el segundo de la desintegración del nitrógeno-13. Esta señal emparejada permite distinguir con confianza los eventos verdaderos de neutrinos del ruido de fondo.

Un nuevo horizonte en la investigación de neutrinos

Los neutrinos se comportan de maneras inusuales y son clave para entender el funcionamiento de las estrellas, el proceso de fusión nuclear y la evolución del universo. Los investigadores afirmaron que esta nueva medición abre oportunidades para futuros estudios de otras interacciones de neutrinos de baja energía. El autor principal, Gulliver Milton, estudiante de doctorado en el Departamento de Física de la Universidad de Oxford, destacó: "Capturar esta interacción es un logro extraordinario. A pesar de la rareza del isótopo de carbono, pudimos observar su interacción con los neutrinos, que nacieron en el núcleo del Sol y viajaron grandes distancias para llegar a nuestro detector".

El coautor, Profesor Steven Biller, también de la Universidad de Oxford, agregó: "Los neutrinos solares han sido un tema intrigante de estudio durante muchos años, y las mediciones realizadas por nuestro experimento predecesor, SNO, llevaron al Premio Nobel de Física en 2015. Es notable que nuestra comprensión de los neutrinos del Sol haya avanzado tanto que ahora podemos usarlos por primera vez como un 'haz de prueba' para estudiar otros tipos de reacciones atómicas raras".

Avanzando en la investigación de neutrinos

El SNO+ es un sucesor del experimento SNO anterior, que demostró que los neutrinos cambian entre tres formas conocidas como neutrinos electrónicos, muónicos y tau. Según la científica del personal de SNOLAB, Dr. Christine Kraus, los hallazgos originales de SNO, liderados por Arthur B. McDonald, resolvieron el problema de los neutrinos solares y contribuyeron al Premio Nobel de Física en 2015. Estos resultados allanaron el camino para investigaciones más profundas sobre cómo se comportan los neutrinos y su importancia en el universo.

La Dr. Kraus concluyó: "Este descubrimiento utiliza la abundancia natural de carbono-13 dentro del líquido de centelleo del experimento para medir una interacción específica y rara. Hasta donde sabemos, estos resultados representan la observación de energía más baja de interacciones de neutrinos en núcleos de carbono-13 hasta la fecha y proporcionan la primera medición directa de la sección transversal para esta reacción nuclear específica".