La colaboración internacional NOvA presentó los nuevos resultados el 17 de junio en la conferencia Neutrino 2024 en Milán, Italia. La colaboración duplicó sus datos de neutrinos desde su lanzamiento anterior hace cuatro años, incluida la adición de una nueva muestra de neutrinos electrónicos de baja energía. Los nuevos resultados son consistentes con los resultados anteriores de NOvA, pero con una precisión mejorada. Los datos están más a favor de una configuración “normal” de las masas de los neutrinos de lo que se pensaba anteriormente, pero persiste la ambigüedad en torno a las propiedades oscilatorias de los neutrinos.
Los últimos datos de NOvA proporcionan una medición muy precisa de la distribución de masa entre masas de neutrinos al cuadrado y favorecen una configuración de masa ligeramente más común. Esta precisión en la distribución de masa significa que, cuando se combinan con datos de otros experimentos en reactores nucleares, los datos favorecen la configuración normal con una probabilidad de aproximadamente 7:1. Esto sugiere que los neutrinos siguen un patrón regular, pero los físicos aún no han alcanzado el alto nivel de confianza necesario para declarar un descubrimiento.
NOvA, abreviatura de NuMI fuera del eje νmi La apariencia es un experimento realizado por el Laboratorio del Acelerador Nacional Fermi del Departamento de Energía de EE. UU., ubicado en las afueras de Chicago. Fermilab envía un haz de neutrinos a un detector de 14.000 toneladas a 500 millas al norte en Ash River, Minnesota. Al medir los neutrinos y sus compañeros de antimateria, los antineutrinos, en ambos lugares, los físicos pueden estudiar cómo estas partículas cambian su naturaleza durante sus viajes, un fenómeno conocido como oscilación de neutrinos.
NOvA tiene como objetivo aprender más sobre el orden de masas de los neutrinos. Los físicos saben que hay tres tipos de neutrinos con diferentes masas, pero no conocen la masa absoluta, ni tampoco cuál es la más pesada. Los modelos teóricos predicen dos posibles configuraciones a gran escala, normal o invertida. En la configuración normal, hay dos neutrinos ligeros y un neutrino pesado. A la inversa, hay un neutrino ligero y dos pesados.
“Obtener información adicional de los experimentos con reactores aumenta nuestro conocimiento sobre la ordenación de masas y abre áreas interesantes”, dijo Erica Caetano-Mur, investigadora asociada postdoctoral en William & Mary y coautora del análisis. “Casi tenemos una respuesta a una de las grandes preguntas que tenemos en la física de neutrinos. Pero aún no hemos llegado a ese punto”.
La resolución de la oscilación de neutrinos es ambigua en los nuevos resultados. Actualmente, los físicos no tienen datos suficientes para desentrañar dos efectos sobre las oscilaciones: el ordenamiento a gran escala y una propiedad llamada violación de la paridad de carga. La colaboración observó una cantidad moderada de oscilaciones que pueden explicarse con diferentes cantidades de violación de CP en el escenario de pedidos masivos, por lo que separan los pedidos masivos y las violaciones de CP. Sin embargo, los físicos pudieron descartar combinaciones específicas de ambas propiedades.
“Necesitamos más de una medición para saberlo todo”, afirmó Jeremy Wolcott, becario postdoctoral en la Universidad de Tufts, uno de los analistas de NOvA y conferenciante.
“NOvA es un actor clave en esto porque todos los diferentes experimentos que intentan medir los mismos parámetros tienen aspectos únicos”, dijo Wolcott. “Estamos empezando a ver una imagen unida, pero está borrosa. Tener diferentes medidas que funcionen juntas es realmente importante”.
El experimento NOvA comenzó a tomar datos en 2014 y continuará hasta principios de 2027, tiempo durante el cual la colaboración espera duplicar su conjunto de datos de antineutrinos. También continúan implementando mejoras en el análisis para maximizar la sensibilidad del experimento.
Sus esfuerzos también están allanando el camino para futuros experimentos que intentarán contribuir aún más a resolver los misterios que rodean las propiedades de los neutrinos.
“Queremos aprovechar al máximo los datos”, dijo Catano-Mur. “Lo que aprendamos -no sólo de los resultados en sí sino en el proceso, lo que estamos aprendiendo sobre los métodos de análisis- será útil para la próxima generación de experimentos que aún están en construcción.
Aún así, NOvA tiene el potencial de revelar más sobre los esquivos neutrinos. “Este resultado es un recordatorio importante de que la generación actual de experimentos, incluido NOvA, continúa recopilando datos valiosos y generando conocimientos de física”, dijo Zoya Valery, investigadora postdoctoral de CalTech y coautora del análisis. “Son nuestra mejor oportunidad de hacer un descubrimiento en este momento”.
La colaboración NOvA está formada por más de 200 científicos de 50 instituciones en ocho países. Con datos adicionales y nuevas mejoras en el análisis, NOvA acercará a los físicos a la comprensión del comportamiento de cambio de identidad de los neutrinos.
