{"id":90376,"date":"2011-09-01T00:00:00","date_gmt":"2011-09-01T00:00:00","guid":{"rendered":"http:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/2011\/09\/01\/mas-o-menos-iguales\/"},"modified":"2017-02-22T16:01:42","modified_gmt":"2017-02-22T19:01:42","slug":"mas-o-menos-iguales","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/mas-o-menos-iguales\/","title":{"rendered":"M\u00e1s o menos iguales"},"content":{"rendered":"
\"\"

fermilab<\/span>El detector de Soudan: los neutrinos tardan 2,5 milisegundos en viajar desde Illinois hasta la caverna de Minnesotafermilab<\/span><\/p><\/div>\n

La edici\u00f3n del 8 de julio pasado de la prestigiosa revista cient\u00edfica Physical Reviews Letters (PRL)<\/em> incluy\u00f3 un art\u00edculo pol\u00e9mico para la comunidad de los f\u00edsicos de part\u00edculas. Un trabajo realizado en el Fermilab por un equipo internacional de investigadores, entre los cuales hab\u00eda cuatro brasile\u00f1os, aportaba indicios de que los neutrinos del mu\u00f3n y sus respectivos antineutrinos podr\u00edan no comportarse exactamente de la misma manera e incluso exhibir masas distintas. El estudio se\u00f1alaba que quiz\u00e1 las diferencias entre la materia y la antimateria fuesen mayores de lo que postula el modelo patr\u00f3n, el marco te\u00f3rico erigido durante los \u00faltimos 50 a\u00f1os para explicar las interacciones entre las part\u00edculas subat\u00f3micas, los bloques que componen la materia. Se trataba de un resultado sorprendente, basado en el an\u00e1lisis de informes preliminares obtenidos hasta junio de 2010 por el experimento Minos (Main Injector Neutrino Oscillation Search), uno de los proyectos cient\u00edficos llevados adelante por el laboratorio americano, situado en Batavia, en las cercan\u00edas de Chicago. El contenido del art\u00edculo, aparentemente en desacuerdo con algunas leyes de la f\u00edsica, seg\u00fan sus propios autores, debe interpretarse con cautela. Al fin y al cabo, exist\u00eda un 2% de probabilidades que los inusitados datos iniciales del Minos se originaran en una fluctuaci\u00f3n estad\u00edstica moment\u00e1nea y no reflejaran la realidad de neutrinos y antineutrinos.<\/p>\n

Sin embargo, el 25 de agosto, luego de casi duplicar la cantidad de informaci\u00f3n procesada por el experimento en relaci\u00f3n con los datos del art\u00edculo en la PRL, el Fermilab divulg\u00f3 un comunicado al p\u00fablico. “Mediciones m\u00e1s espec\u00edficas nos revelan que, muy probablemente, estas part\u00edculas y sus antipart\u00edculas no sean tan diferentes como hemos indicado anteriormente. Dentro de nuestro actual campo de visi\u00f3n, ahora parece que el Universo se est\u00e1 comportando de la manera en que la mayor\u00eda de las gente piensa que se comporta”, dijo Rob Plunkett, cient\u00edfico del Fermilab y uno de los portavoces del Minos, en una nota para la prensa. Seg\u00fan el estudio publicado en la PRL, refrendado por el tradicional proceso de revisi\u00f3n por pares (peer review<\/em>) antes de ser aceptado, el cuadrado de la masa de los antineutrinos (los investigadores utilizan como par\u00e1metro de comparaci\u00f3n el valor de la masa elevada al cuadrado, y no solamente la medida de la masa) parec\u00eda ser alrededor de un 40% mayor que la de los neutrinos. “Pasamos casi un a\u00f1o intentando hallar alg\u00fan efecto de instrumentaci\u00f3n que pudiera haber ocasionado esa diferencia. Resulta reconfortante saber que la estad\u00edstica era la culpable”, afirm\u00f3 otra portavoz del experimento, la f\u00edsica Jenny Thomas, de la University College London. Seg\u00fan los nuevos informes revisados internamente por los investigadores del Fermilab al final del mes pasado, que todav\u00eda no han sido sometidos al an\u00e1lisis de una revista con peer review<\/em>, esa diferencia se redujo actualmente a un 16%. Existe, por lo tanto, una gran probabilidad de que las masas de neutrinos y antineutrinos sean iguales, tal como sostienen los modelos f\u00edsicos actualmente aceptados.<\/p>\n

Uno de los participantes del Minos, el f\u00edsico brasile\u00f1o Carlos Escobar, explica que la revisi\u00f3n de los resultados del experimento fue dirigida de manera tal que evitara cualquier tipo de an\u00e1lisis err\u00f3neo. “Todo fue realizado a ciegas y de manera automatizada”, afirma Escobar, actualmente profesor colaborador de la Universidad Estadual de Campinas (Unicamp) e investigador del Fermilab. “Los datos son excelentes”. No obstante, Escobar admite que el nuevo escenario aport\u00f3 alivio a los f\u00edsicos. “La comunidad cient\u00edfica se ha tranquilizado”, dice Escobar. Varios experimentos nacionales e internacionales que trabajan con part\u00edculas y antipart\u00edculas presuponen que los neutrinos y antineutrinos cuentan con la misma masa para la realizaci\u00f3n de sus c\u00e1lculos. Cuando aparece un estudio que contradice tal precepto, como es el caso del art\u00edculo de Minos en la PRL, alg\u00fan pilar de la f\u00edsica puede tambalear.<\/p>\n

Desaparici\u00f3n y oscilaci\u00f3n
\n<\/strong>El objetivo del proyecto del Fermilab es comparar la ocurrencia de un fen\u00f3meno conocido con el nombre de oscilaci\u00f3n en neutrinos y antineutrinos del mu\u00f3n. En la jerga de los f\u00edsicos, cuando un tipo de neutrino o antineutrino se transforma en otro al desplazarse, ocurre una oscilaci\u00f3n. Existen tres formas o sabores de neutrinos y antineutrinos: los del mu\u00f3n, los del tau y los del electr\u00f3n. Ese tr\u00edo de part\u00edculas con carga el\u00e9ctrica se denominan gen\u00e9ricamente como leptones (los neutrinos son leptones neutros). En el Minos, los cient\u00edficos compararon la frecuencia con que los neutrinos y los antineutrinos del mu\u00f3n desaparecieron y, supuestamente, se transformaron en neutrinos y antineutrinos del tau. “Es la primera vez que alg\u00fan grupo de investigaci\u00f3n mide la oscilaci\u00f3n de antineutrinos del mu\u00f3n”, dice Philippe Gouffon, del Instituto de F\u00edsica de la Universidad de S\u00e3o Paulo (IF-USP), quien tambi\u00e9n participa del experimento realizado en Estados Unidos.<\/p>\n

\"044-047_Antineutrinos_187\"<\/a>Conceptualmente, la antimateria se define como una especie de copia de la materia, con la cual divide b\u00e1sicamente las mismas propiedades, incluso la masa. Pero existe una diferencia fundamental entre ambas: las antipart\u00edculas que conforman la antimateria exhiben una carga el\u00e9ctrica con signo invertido en relaci\u00f3n con sus respectivas part\u00edculas de materia. Con una carga positiva, el positr\u00f3n es la antipart\u00edcula del electr\u00f3n, cuya carga es negativa. Tal como su nombre lo indica, neutrinos y antineutrinos son el\u00e9ctricamente neutros. Sin embargo, los primeros se encuentran relacionados con los leptones de carga negativa y los segundos, con los de carga positiva. Los f\u00edsicos consideran que materia y antimateria existen en la misma proporci\u00f3n en el Universo, aunque la cantidad detectada de ambas est\u00e9 lejos de ser la misma. De una manera grosera, es en este contexto te\u00f3rico que los f\u00edsicos estudian las propiedades de neutrinos y antineutrinos.<\/p>\n

Aunque se los considera las segundas part\u00edculas m\u00e1s abundantes del universo, solamente por detr\u00e1s de los fotones (part\u00edculas de luz), los neutrinos resultan virtualmente imperceptibles. No poseen carga el\u00e9ctrica, cuentan con una masa pr\u00e1cticamente despreciable, se desplazan a una velocidad muy pr\u00f3xima a la de la luz y pr\u00e1cticamente no interact\u00faan con la materia. Son capaces, simplemente, de atravesar cuerpos enormes, tales como el planeta Tierra, sin alterar su trayectoria ni sufrir ning\u00fan efecto perceptible. El Big Bang, la explosi\u00f3n primigenia que, seg\u00fan la teor\u00eda m\u00e1s aceptada, origin\u00f3 el Universo hace algo menos de 14 mil millones de a\u00f1os, habr\u00eda constituido la principal fuente de neutrinos. La actividad solar y los rayos c\u00f3smicos son las m\u00e1s conocidas fuentes naturales de neutrinos, que se forman a partir de procesos tales como el decaimiento radiactivo (cuando el n\u00facleo de un \u00e1tomo estable pierde espont\u00e1neamente energ\u00eda y emite part\u00edculas ionizadas) y las reacciones nucleares.<\/p>\n

Ruido e informaci\u00f3n
\n<\/strong>La comparaci\u00f3n de par\u00e1metros entre part\u00edculas y antipart\u00edculas s\u00f3lo fue posible porque el experimento del Fermilab constituye uno de los pocos en el mundo, junto con el T2K (Tokai to Kamioka) en Jap\u00f3n, capaz de producir haces espec\u00edficos, constituidos solamente por neutrinos o antineutrinos, con niveles m\u00ednimos de contaminaci\u00f3n. La mayor\u00eda de las iniciativas cient\u00edficas trabaja con haces que son una mezcla de part\u00edculas y antipart\u00edculas, una limitaci\u00f3n que dificulta la obtenci\u00f3n de datos espec\u00edficos al respecto del fen\u00f3meno de la oscilaci\u00f3n. “La producci\u00f3n de un sistema que genere part\u00edculas en cantidad suficiente como para separar el ruido de la informaci\u00f3n constituye una de nuestras grandes dificultades”, explica el f\u00edsico Jo\u00e3o Coelho, alumno de doctorado de la Unicamp, quien pas\u00f3 un a\u00f1o en el Fermilab merced a una beca otorgada por la FAPESP.<\/p>\n

La primera etapa del experimento Minos consiste en generar las part\u00edculas que los f\u00edsicos pretenden estudiar. A tal efecto, el Main Injector \u2014\u00a0un anillo de 3,2 kil\u00f3metros de circunferencia que forma uno de los seis aceleradores de part\u00edculas del Fermilab \u2014\u00a0produce un pulso de protones de alta energ\u00eda destinado a chocar contra un blanco de grafito. La colisi\u00f3n produce el surgimiento de part\u00edculas inestables, piones\u00a0 y kaones, que generar\u00e1n muones y neutrinos. A continuaci\u00f3n, el haz es dirigido hacia una pared que filtra sus impurezas. Se separan muones y otras part\u00edculas indeseables y permanecen solamente los neutrinos del mu\u00f3n.<\/p>\n

La segunda parte del experimento constituye el coraz\u00f3n del Minos. El haz de neutrinos purificado es orientado hacia dos detectores subterr\u00e1neos: el primero, a un kil\u00f3metro de distancia del Fermilab, y el segundo, distante a 735 kil\u00f3metros, en la mina desactivada de Soudan, en el estado de Minnesota. El detector m\u00e1s cercano, que fue montado a algo m\u00e1s de 100 metros por debajo del Fermilab y pesa mil toneladas, chequea la pureza y la intensidad del haz. Sus mediciones sirven para suministrar las caracter\u00edsticas principales del pulso. El detector m\u00e1s lejano pesa 6 mil toneladas y se encuentra enterrado a 716 metros debajo de la superficie en una caverna. Apenas 2,5 milisegundos despu\u00e9s de salir del Fermilab, el haz de neutrinos es detectado en Soudan. “Las oscilaciones de los neutrinos ocurren durante el recorrido realizado por las part\u00edculas entre el primero\u00a0 y el segundo detector”, explica el f\u00edsico Ricardo Gomes, de la Universidad Federal de Goi\u00e1s, quien tambi\u00e9n participa del Minos.<\/p>\n

Al medir por primera vez la desaparici\u00f3n de antineutrinos del mu\u00f3n, los cient\u00edficos del Fermilab descubrieron inicialmente que las oscilaciones de esas antipart\u00edculas y de sus part\u00edculas pod\u00edan ser distintas, tal como se insin\u00faa en el art\u00edculo de la PRL. Actualmente, con mayores datos analizados, el equipo del Minos considera que ese par\u00e1metro es equivalente para neutrinos y antineutrinos. “La f\u00edsica es una ciencia esencialmente experimental”, comenta Marcelo Guzzo, f\u00edsico te\u00f3rico de la Unicamp que estudia los neutrinos. “Cualquier resultado deben confirmarlo varios grupos antes de constituir una expresi\u00f3n definitiva”, dice Orlando Peres, otro experto en el tema, tambi\u00e9n de la Unicamp. Seg\u00fan la f\u00edsica Renata Zukanovich Funchal, de la USP, las fluctuaciones estad\u00edsticas resultan frecuentes en los experimentos con altas energ\u00edas: “Por ello debemos ser cautelosos cuando conseguimos resultados que no logramos comprender”.<\/p>\n

Art\u00edculo cient\u00edfico
\n<\/em>Adamson, P. et al<\/em>. First direct observation of muon antineutrino disappearance.<\/a> Physical Review Letters<\/strong>. v. 10 (2), p. 021801-5. 5 jul. 2011.<\/div>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"Los neutrinos y los antineutrinos parecen poseer realmente la misma masa","protected":false},"author":13,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"_exactmetrics_skip_tracking":false,"_exactmetrics_sitenote_active":false,"_exactmetrics_sitenote_note":"","_exactmetrics_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[181],"tags":[304],"coauthors":[101],"class_list":["post-90376","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-ciencia-es","tag-fisica-es"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/90376","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/13"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=90376"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/90376\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=90376"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=90376"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=90376"},{"taxonomy":"author","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/coauthors?post=90376"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}