Los científicos de todo el mundo están en suspenso debido a la insignificante masa de neutrinos, partículas subatómicas que podrían ser materia y antimateria al mismo tiempo. Ahora, investigadores de la Universidad de Tokio, en colaboración con un físico español, han usado unode las computadoras más poderosas del mundo para analizar una descomposición especial de calcio-48, cuya vida, que dura billones de años, depende de la masa desconocida de neutrinos. Este avance facilitará la detección de esta descomposición rara en laboratorios subterráneos.
Los neutrinos se descubrieron hace más de 60 años; sin embargo, los científicos aún no han descubierto algunas de sus propiedades fundamentales, como su masa para la cual solo se conoce el límite superior; esto es alrededor de 3.6 x 10-36 kg, osi los neutrinos y los antineutrinos son de hecho la misma partícula.
Un experimento que puede ofrecer una respuesta a la primera de estas preguntas es la llamada desintegración doble beta sin neutrinos. Esto ocurre cuando el núcleo padre de un átomo se desintegra en un núcleo hijo, ganando dos protones, perdiendo dos neutrones y emitiendo dos electrones.Un ejemplo de esto es la descomposición del calcio-48 un isótopo muy raro de calcio con 20 protones y 28 neutrones en titanio-48. Este es el proceso que ahora ha sido analizado y modelado en detalles sin precedentes por científicos de la Universidad deTokio Japón. Su estudio se publica en la revista Cartas de revisión física .
"La vida media de esta descomposición depende de dos factores: la masa desconocida de neutrinos que son parte del proceso, aunque no se emiten ninguno y las características de los núcleos padre e hija. Esto implica que, al conocer estoscaracterísticas nucleares, y una vez que esta desintegración se haya medido experimentalmente en uno de los laboratorios subterráneos que trabajan en ella, será posible determinar la masa de neutrinos ", dice Javier Menéndez, investigador español de la universidad japonesa y uno de los colaboradores del estudio.-autores.
El logro del equipo ha sido comprender la parte nuclear "de manera confiable" a través de cálculos de mecánica cuántica extremadamente complejos. Estos incluyeron como variables dos tercios de los muchos protones y neutrones involucrados hasta la fecha, los científicos solo habían logrado introducir un tercio deestas partículas utilizando matrices que contienen 2 billones de datos. Estas operaciones se ejecutaron utilizando la cuarta supercomputadora más rápida del mundo, la computadora K del Instituto RIKEN de Kobe.
"Nuestros hallazgos permitirán obtener directamente la masa de neutrinos cuando se mida experimentalmente la vida media de esta descomposición", dice Menéndez. "Además, sugieren que la descomposición del calcio-48 es aproximadamente la mitad de lo que fuepreviamente pensado 2 x 1025 años, en lugar de 4 x 1025 años. Esto mejora nuestras posibilidades de observarlo ".
En cualquier caso, esta es una desintegración extremadamente rara y lenta, ya que está mediada por dos procesos simultáneos de desintegración débil. Esto significa que toma billones de años en ocurrir y es muy difícil de detectar. Los laboratorios que trabajan en este tema esperanobserve uno que se debe a la descomposición muy pronto en minas subterráneas profundas, lejos de cualquier "ruido" externo. Entre los experimentos que intentan lograr esto se encuentran VELAS en el Observatorio japonés Kamioka uno de los ganadores del Premio Breakthrough for Fundamental Physicspor su investigación sobre neutrinos y NEMO III en el túnel de Fréjus Francia.
Después de presentar sus hallazgos con calcio-48 el más fácil de analizar para los núcleos candidatos, los investigadores ahora están trabajando en cálculos similares para la doble desintegración beta sin neutrinos de germanio-76, selenio-82 e incluso xenón-136.este último es el objetivo de NEXT, un proyecto español dirigido por el Instituto de Física Corpuscular CSIC-Universidad de Valencia, que intenta demostrar en el Laboratorio Subterráneo Canfranc Huesca que el neutrino es su propia antipartícula.
"Lo más interesante sería confirmar que los neutrinos no se emiten durante la desintegración beta doble, ya que eso implicaría por principios físicos que los neutrinos y los antineutrinos son la misma partícula; eso sería un descubrimiento masivo, un premio Nobel de seguro", subraya Menéndez." Si eso sucediera, podríamos decir que los neutrinos son partículas de Majorana, porque serían partículas y antipartículas al mismo tiempo. Esta propiedad fue propuesta por el físico italiano Ettore Majorana en los años 30 ".
Si se descubre que neutrinos y antineutrinos son la misma partícula, este sería el primer caso conocido de materia que es simultáneamente antimateria. Además, generaría una asimetría que serviría para explicar por qué no hay antimateria en el universo. Majoranalos neutrinos habrían permitido la creación de más materia que antimateria en los primeros momentos después del Big Bang por ejemplo, en la desintegración doble beta sin neutrinos, se emiten dos electrones, la creación de materia, pero no los antineutrinos., toda la antimateria habría sido aniquilada junto con la mayoría de la materia, liberando energía y dejando solo el "exceso" de materia que se puede observar hoy en el universo.
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Materiales proporcionado por Plataforma SINC . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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