Un equipo interdisciplinar de científicos ha logrado demostrar que es posible construir un sensor ultrasensible basado en una nueva molécula fluorescente capaz de detectar la clase de desintegración nuclear que nos indicaría si un neutrino es su propia antipartícula.
Los resultados de este estudio, publicado en Nature, tienen un gran potencial para determinar la naturaleza del neutrino y poder responder así a preguntas fundamentales sobre el origen del universo.
Para responder a la pregunta "¿Por qué el universo está hecho de materia?", y así, por consiguiente, poder explicar la misteriosa asimetría cósmica entre materia y antimateria, como dijo en su día el físico Mejorana, "la clave está en la propia naturaleza del neutrino".
Para demostrar que el neutrino es su propia antipartícula hace falta observar un tipo raro de proceso nuclear llamado desintegración beta sin neutrinos, en el que simultáneamente dos neutrones (n) del núcleo se transforman en protones (p), mientra que dos electrones (e) se emiten fuera del átomo. Tal proceso puede ocurrir en algunos isótopos como Xenon-136, que tiene un núcleo de 54 p y 82 n, además de 54 e cuando es neutro. En el experimento NEXT del laboratorio de Canfranc (LSC) se buscan estas desintegraciones utilizando cámaras de gas de alta presión.
Cuando un Xe-136 decae espontáneamente, el resultado del proceso es la producción de un ion doblemente cargado de bario-136; con 54 e y un núcleo formado por 56 p y 80 n; y dos electrones.
Hasta ahora el experimento se ha centrado en observar estos dos electrones, cuya señal es muy característica del proceso, pero la señal es muy débil y por consiguiente difícil de observar, es decir, técnicamente inviable. Pues bien, con el estudio publicado en Nature, se apunta a que la hazaña puede ser factible después de todo.
La posibilidad se basa en la idea aportada por el prestigioso científico Nygren en 2016, que propuso la factibilidad de capturar el bario-136 con una molécula capaz de formar un complejo supramolecular con él y proporcionar una señal clara cuando esto ocurre, produciendo así un indicador molecular adecuado.
Sin embargo, el grupo liderado por el investigador FP Cossío, profesor de la Universidad del País Vasco y JJ Gómez- Cárdenas del Centro Internacional de Física de Donostia, ha seguido un camino diferente, diseñando un indicador bicolor fluorescente (FBI) que combina una mejora de gran intensidad y un cambio de color dramático cuando la molécula captura bario-136.
Si una molécula del FBI sin bario se ilumina con luz ultravioleta, emite fluorescencia en el rango de luz verde, con un espectro de emisión estrecho de unos 550 nm. Sin embargo, cuando esta molécula captura el bario, su espectro de emisión cambia hacia azul (420 nm). La combinación de ambas características da como resultado una mejora espectacular de la señal, lo que es muy adecuado para futuros detectores de bario.
Una vez se haya construido el detector basado en FBI se podrán identificar los electrones y el átomo de bario producido en la reacción, es decir, el experimento tendrá un gran potencial para abordar si el neutrino es su propia antipartícula, lo que podría llevar a responder preguntas fundamentales sobre el origen del universo.
Leer el interesante artículo completo en Phys.org.
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