El experimento T2K – ¿Dónde está la antimateria?

Se ha construido un detector de 450 000 kilos en la Universidad de Warwick como parte de un experimento vital para investigar partículas fundamentales – los neutrinos. El experimento tiene como objetivo medir los neutrinos al inicio de su viaje y de nuevo al final tras 300 kilómetros para ver cómo han cambiado. Comprender los neutrinos nos dirá más sobre la física del universo y ayudará a explicar por qué el universo está hecho de materia en lugar de antimateria.

El Profesor Asociado, Dr. Gary Barker dijo que: “Se cree que en el Big Bang que creó el universo se formaron las mismas cantidades de materia y antimateria, pero está claro que todo lo que observamos hoy está hecho de materia, por lo que la pregunta es, ¿dónde ha ido la antimateria?”.

50 billones de neutrinos procedentes del Sol pasan a través de nosotros cada segundo, pero de la misma forma que no los notamos, para los científicos es difícil detectarlos. El experimento T2K genera su propio rayo de neutrinos en lugar de depender de los que proceden del Sol.

El detector, construido en Warwick, se ha instalado en la costa este en Japón en J-PARC. Aquí, los científicos acelerarán protones hacia un objetivo y los usarán para producir un rayo de neutrinos. Dispararán un rayo de neutrinos muón a través del detector de Warwick hacia un segundo detector a 300 km en otro laboratorio conocido como Super-KAMIOKANDE en Kamioka y medirán su comportamiento. El experimento espera investigar el fenómeno de las “oscilaciones de neutrino” buscando “neutrinos muón” en los neutrinos electrón”.

Trabajo en Warwick

Hay 62 institutos en 12 países diferentes que contribuyen al experimento T2K. Dentro de esta amplia colaboración, Warwick ha realizado algunas importantes y significativas contribuciones en su construcción, evaluación de calidad, calibración de hardware y análisis de software.

Las responsabilidades de construcción en Warwick incluyen las pruebas de fotosensores y fibras ópticas para todo el detector ND280 y la construcción de los 6 módulos de P0D ECal. Warwick también tuvo una importante contribución en el marco de trabajo del software incluyendo la calibración, seguimiento y paquetes de identificación de partículas.

Esquema de T2K

En la costa este de Japón, el complejo del acelerador nacional J-PARC acelera un rayo de protones a 30GeV sobre un objetivo de grafito, generando mesones los cuales decaen para producir un rayo de neutrinos muón. 280 metros más abajo está el detector cercano ND280. Su tarea es medir el flujo inicial del rayo y hacer medidas críticas de corte transversal de la interacción de neutrinos.

El detector lejano de T2K está situado a 295 km al oeste de J-PARC, cerca de Kamioka: Super-Kamiokande es un detector Cherenkov de agua de 50 toneladas que medira los flujos de neutrinos muón y electrón tras las oscilaciones. Ambos detectores están situados a 2,5º del eje del rayo para dar un espectro de energía más definido que los rayos convencionales sobre el eje.

Objetivos físicos de T2K

El objetivo primario de T2K es una medida θ13 a través de un análisis de apariencia de v_e, además de mejorar los actuales valores de Δm223 y θ23 a partir de la desaparición de v_μ. Haciendo esto, T2K también hará una importante contribución al actual conocimiento mundial de los cortes transversales neutrino-nucleón.