El neutrí es va postular l'any 1930 per resoldre un problema important de la Física: la conservació de l'energia. La seva existència experimental no es va demostrar fins un quart de segle després. Des de llavors, el neutrí ha ocupat l'escenari amb els seus nombrosos enigmes, però la detecció i, per tant, la verificació de les prediccions, és especialment difícil. Això requereix detectors molt massius. El problema definitiu resolt és el de la massa dels neutrins: tenen massa o no? A veure com va arribar la resposta.
Però la contribució de Super-Kamiokande no es va aturar aquí. L'experiment no només va verificar les oscil·lacions dels neutrins solars, sinó que va confirmar les dels neutrins atmosfèrics suggerides anteriorment per dos experiments més petits.
Clic per engrandir. Posta de Sol sobre la Terra. Crèdit: Qimono, CCO
Els neutrins atmosfèrics es produeixen pel bombardeig de raigs còsmics primaris, que no són altres que protons d'energia molt alta, a les capes de l'atmosfera superior. Durant aquests xocs, es generen moltes partícules secundàries. Entre elles, un gran nombre de partícules es desintegra.
A nivell del sòl, hi ha una pluja de neutrins d'ambdós tipus, electrons i muons, en proporció de 1 a 2 a causa dels processos de producció coneguts. Aquests neutrins no tenen una direcció privilegiada, provenen de tots els horitzons des de l'atmosfera que envolta la Terra amb una closca aproximadament uniforme i el flux de radiació còsmica és més o menys igual en totes les direccions. El detector Super-Kamiokande és capaç de distingir traces procedents d'electrons o de muons.
Clic per engrandir. Interaccions de neutrins al Super-Kamiokande: aquí teniu les imatges obtingudes amb aquests dos tipus de neutrins. Interacció de neutrins electrònics (imatge superior) i interacció de neutrins de muònics (imatge inferior). Crèdit: François Vannucci
Per tant, l'experiment SuperKamiokande pot classificar les interaccions de neutrins electrònics i neutrins de muons per separat. Tanmateix, si el flux de neutrins electrònics colpeja el detector en totes direccions al nivell esperat pels càlculs, el dels neutrins muònics mostra una distribució en la qual els neutrins travessen la Terra, és a dir, els produïts als antípodes i arriben des de baix al detector, semblen haver desaparegut.
Muó i neutrí tauònic: estudi de les seves oscil·lacions
També aquí es pot invocar el fenomen de les oscil·lacions: els neutrins electrònics no oscil·len en les condicions implicades, al contrari, els neutrins muònics oscil·len quan es propaguen a distàncies corresponents al diàmetre de la Terra, és a dir, 13.000 quilòmetres, per a energies al voltant de 1 GeV de mitjana. Això no és contradictori amb el resultat obtingut amb neutrins solars on l'energia detectada és molt menor, al voltant dels 10 MeV, i la distància infinitament més gran.
De fet, el paràmetre discriminant per a la probabilitat de l'oscil·lació és la relació entre la longitud recorreguda i l'energia. El nou resultat s'interpreta com el signe de l'oscil·lació del neutrí muònic cap al seu company tauònic. Aquest darrer resultat va ser confirmat posteriorment per un experiment construït en un feix accelerador on el coneixement detallat del feix permet anàlisis més rigoroses. L'experiment, encara en funcionament, analitza el feix de neutrins d'alta energia produïts al Fermilab prop de Chicago mitjançant un detector massiu situat a 730 quilòmetres de distància.
Veure:
- Capítol anterior: 3 Els neutrins solars
- Capítol següent: 5 La massa dels neutrins
Ho he vist aquí.
.jpg)
.png)
