En la búsqueda para demostrar que la materia se puede producir sin antimateria, el experimento GERDA en el Laboratorio Subterráneo Gran Sasso en Italia está buscando signos de descomposición doble beta sin neutrinos. El experimento tiene la mayor sensibilidad en todo el mundo para detectar la descomposición en cuestión.Para mejorar aún más las posibilidades de éxito, un proyecto de seguimiento, LEGEND, utiliza un experimento de decadencia aún más refinado.
Si bien el Modelo Estándar de Física de Partículas se ha mantenido prácticamente sin cambios desde su concepción inicial, las observaciones experimentales para los neutrinos han obligado a reconsiderar la parte neutrina de la teoría en su totalidad.
La oscilación de neutrinos fue la primera observación inconsistente con las predicciones y demuestra que los neutrinos tienen masas distintas de cero, una propiedad que contradice el Modelo Estándar. En 2015, este descubrimiento fue recompensado con el Premio Nobel.
¿Son los neutrinos sus propias antipartículas?
Además, existe la larga conjetura de que los neutrinos son las llamadas partículas de Majorana: a diferencia de todos los demás componentes de la materia, los neutrinos podrían ser sus propias antipartículas. Esto también ayudaría a explicar por qué hay tanta más materia que antimateria en el Universo.
El experimento GERDA está diseñado para analizar la hipótesis de Majorana buscando la doble desintegración beta sin neutrinos del isótopo de germanio 76-Ge: dos neutrones dentro de un núcleo de 76-Ge se transforman simultáneamente en dos protones con la emisión de dos electrones. Esta desintegraciónestá prohibido en el modelo estándar porque faltan los dos antineutrinos, la antimateria de equilibrio.
La Universidad Técnica de Munich TUM ha sido un socio clave del proyecto GERDA GERmanium Detector Array durante muchos años. El profesor Stefan Schönert, que dirige el grupo de investigación TUM, es el orador del nuevo proyecto LEGEND.
El experimento GERDA logra niveles extremos de sensibilidad
GERDA es el primer experimento en alcanzar niveles excepcionalmente bajos de ruido de fondo y ahora ha superado la sensibilidad de la vida media para la descomposición de 10 ^ 26 años. En otras palabras: GERDA demuestra que el proceso tiene una vida media de al menos 10^ 26 años, o 10,000,000,000,000,000 veces la edad del Universo.
Los físicos saben que los neutrinos son al menos 100,000 veces más livianos que los electrones, las siguientes partículas más pesadas. Sin embargo, aún se desconoce qué masa tienen exactamente y otro tema importante de investigación.
En la interpretación estándar, la vida media de la doble desintegración beta sin neutrinos está relacionada con una variante especial de la masa de neutrinos llamada masa de Majorana. Basado en el nuevo límite de GERDA y los de otros experimentos, esta masa debe ser al menos unmillones de veces más pequeño que el de un electrón, o en términos de físicos, menos de 0.07 a 0.16 eV / c ^ 2.
Consistente con otros experimentos
También otros experimentos limitan la masa de neutrinos: la misión de Planck proporciona un límite para otra variante de la masa de neutrinos: la suma de las masas de todos los tipos de neutrinos conocidos es menor de 0,12 a 0,66 eV / c ^ 2.
El experimento de decaimiento de tritio KATRIN en el Instituto de Tecnología de Karlsruhe KIT está configurado para medir la masa de neutrinos con una sensibilidad de aproximadamente 0.2 eV / c ^ 2 en los próximos años. Estas masas no son directamente comparables, peroproporcionar una verificación cruzada del paradigma de que los neutrinos son partículas de Majorana. Hasta ahora, no se ha observado ninguna discrepancia.
De GERDA a LEYENDA
Durante el período de recopilación de datos informado, GERDA operó detectores con una masa total de 35,6 kg de 76-Ge. Ahora, una colaboración internacional recién formada, LEGEND, aumentará esta masa a 200 kg de 76-Ge hasta 2021 y reducirá aún másel ruido de fondo. El objetivo es lograr una sensibilidad de 10 ^ 27 años en los próximos cinco años.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Técnica de Munich TUM . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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