{"id":6036,"date":"2011-06-28T21:59:17","date_gmt":"2011-06-28T21:59:17","guid":{"rendered":"https:\/\/t2k-experiment.org\/t2k\/"},"modified":"2023-02-07T01:07:07","modified_gmt":"2023-02-07T01:07:07","slug":"t2k","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/t2k-experiment.org\/es\/t2k\/","title":{"rendered":"Acerca de T2K"},"content":{"rendered":"
\"Map

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T2K (Tokai to Kamioka, \u201cDe Tokai a Kamioka\u201d) es un experimento de neutrinos con una instalaci\u00f3n \u201clong-baseline\u201d (consistente en un acelerador de part\u00edculas con una larga l\u00ednea de propagaci\u00f3n del haz) que se desarrolla en Jap\u00f3n y que se centra en el estudio de las oscilaciones de neutrinos. Los neutrinos son part\u00edculas elementales de tres “sabores”: electr\u00f3nico, mu\u00f3nico y tau\u00f3nico. S\u00f3lo interact\u00faan a trav\u00e9s de la fuerza nuclear d\u00e9bil y son muy dif\u00edciles de detectar, ya que rara vez interact\u00faan con la materia. Los neutrinos electr\u00f3nicos se producen en grandes cantidades en el Sol, siendo capaces estos neutrinos solares de atravesar toda la Tierra sin interactuar.<\/span><\/p>\n

T2K realiz\u00f3 una b\u00fasqueda de oscilaciones de neutrinos mu\u00f3nicos a neutrinos electr\u00f3nicos, anunciando los primeros indicios experimentales de las mismas en junio de 2011. Estas oscilaciones nunca hab\u00edan sido observadas por ning\u00fan experimento anterior. T2K tambi\u00e9n est\u00e1 realizando mediciones de oscilaciones entre neutrinos mu\u00f3nicos y neutrinos tau\u00f3nicos (que ya hab\u00edan sido observadas en experimentos anteriores), las cuales ser\u00e1n las mediciones m\u00e1s precisas hasta la fecha sobre la probabilidad de estas oscilaciones y de la diferencia entre las masas de dos de los neutrinos (para ser precisos, T2K mide la diferencia entre los cuadrados de estas masas).<\/span><\/p>\n

El haz de neutrinos de T2K<\/span><\/b><\/h2>\n

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El experimento T2K env\u00eda un intenso haz de neutrinos mu\u00f3nicos desde Tokai, que se encuentra en la costa este de Jap\u00f3n, hasta Kamioka, a una distancia de 295 km en el oeste de Jap\u00f3n. El haz de neutrinos se produce en colisiones entre un haz de protones y un blanco de grafito; estas colisiones producen piones, que se coliman en un haz mediante dispositivos magn\u00e9ticos llamados, por su forma, “horns” o bocinas. Estos piones se desintegran r\u00e1pidamente en muones y neutrinos mu\u00f3nicos. Los muones y los protones y piones restantes del haz son detenidos por una segunda capa de grafito (denominada “beam dump\u201d que act\u00faa como colector del haz), pero los neutrinos son capaces de atravesar esta capa. La energ\u00eda de los neutrinos en el haz es importante, ya que las oscilaciones dependen de ella: los neutrinos de baja energ\u00eda oscilan en una distancia m\u00e1s corta que los neutrinos de alta energ\u00eda. El haz de neutrinos de T2K tiene un rango de energ\u00edas centrado en 600 MeV, ya que los neutrinos mu\u00f3nicos con esta energ\u00eda tienen m\u00e1s probabilidades de oscilar tras recorrer 295 km.<\/span><\/p>\n

T2K tambi\u00e9n ha comenzado (en 2014) a tomar datos utilizando un haz de antineutrinos mu\u00f3nicos. Ello est\u00e1 motivado porque se cree que en el Big Bang se produjeron cantidades iguales de materia y antimateria y no se entiende a\u00fan por qu\u00e9 el Universo actual est\u00e1 compuesto \u00edntegramente de materia. As\u00ed, utilizar un haz de antineutrinos permitir\u00e1 buscar una respuesta a este problema, comparando las oscilaciones de antineutrinos con las de neutrinos.<\/span><\/p>\n

Los detectores de T2K<\/strong><\/h2>\n
\"Components

 The caption in the figure should be modified to: Componentes del detector cercano ND280<\/p><\/div>\n

Es esencial que la direcci\u00f3n del haz de neutrinos sea estable con una precisi\u00f3n de 1\/20 de grado y que la intensidad del haz sea constante a lo largo del tiempo. La direcci\u00f3n y la intensidad del haz se comprueban diariamente mediante las interacciones de los neutrinos con el hierro presente en el detector cercano \u201cInteractive Neutrino GRID\u201d (INGRID), compuesto una red interactiva de m\u00f3dulos verticales y horizontales. Dicho detector est\u00e1 situado a 280 metros del blanco de grafito, y centrado en la direcci\u00f3n del haz de neutrinos.<\/span><\/p>\n

T2K estudia las oscilaciones de neutrinos con dos detectores distintos, ambos situados a 2,5 grados respecto a la direcci\u00f3n central del haz de neutrinos. El detector cercano, llamado ND280 (NearDetector280), tambi\u00e9n se encuentra a 280 metros del objetivo, y mide el n\u00famero de neutrinos mu\u00f3nicos en el haz antes de que se produzcan oscilaciones. Los neutrinos de T2K tienen energ\u00edas mucho m\u00e1s altas que los neutrinos solares, siendo m\u00e1s probable que estos neutrinos de alta energ\u00eda interact\u00faen con la materia. Un peque\u00f1o n\u00famero de neutrinos mu\u00f3nicos interact\u00faan con el centelleador o el agua presente en el ND280, y muchas de estas interacciones producen un mu\u00f3n. El mu\u00f3n es una part\u00edcula cargada, y puede detectarse ya que ioniza el gas que se coloca inmediatamente despu\u00e9s de los puntos de interacci\u00f3n. Estas mediciones del ND280 se utilizan para predecir el n\u00famero de neutrinos mu\u00f3nicos que se ver\u00edan en el “detector lejano” de SuperKamiokande si no hubiera oscilaciones.<\/span><\/p>\n

La mayor\u00eda de los neutrinos atraviesan el ND280 sin interactuar, y \u00e9stos viajan a una velocidad cercana a la de la luz hasta Super Kamiokande (Super K). Este detector se encuentra a 1.000 metros bajo tierra en el oeste de Jap\u00f3n, a 295 km del blanco de grafito donde se producen los neutrinos en Tokai. En el detector Super K, los neutrinos entran en un cilindro muy grande de agua ultrapura. Una vez m\u00e1s, la mayor\u00eda de los neutrinos pasan sin interactuar pero, debido a las altas energ\u00edas de los neutrinos y a la intensidad del haz, algunos interact\u00faan con el agua.<\/span><\/p>\n

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Muchas de las interacciones de los neutrinos mu\u00f3nicos producen muones, mientras que las interacciones de los neutrinos electr\u00f3nicos suelen producir electrones. Los muones y los electrones son part\u00edculas cargadas que desplazan a los electrones del agua a su paso. Cuando los electrones del agua vuelven a su posici\u00f3n de equilibrio tras el paso de la part\u00edcula cargada, emiten luz. Si la part\u00edcula cargada que la atraviesa se desplaza a una velocidad superior a la de la luz en el agua (que es tres cuartas partes de su velocidad en el vac\u00edo), esta luz se emite en forma de un cono conocido como radiaci\u00f3n de Cherenkov. Las paredes de Super K est\u00e1n revestidas con m\u00e1s de 10.000 tubos fotomultiplicadores sensibles, que detectan el cono de luz Cherenkov en forma de anillo. Super K puede distinguir los muones (que producen un anillo n\u00edtido) de los electrones (que producen un anillo m\u00e1s difuso).<\/span><\/p>\n

\"Cerenkov

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Para ver un evento casi en directo en Super K, haz clic aqu\u00ed<\/a>. Ver\u00e1s un mapa de los fototubos dentro del detector Super-K, de un suceso registrado hace poco tiempo.  La visualizaci\u00f3n se actualizar\u00e1 cada pocos segundos. Se trata s\u00f3lo de una muestra aleatoria de los sucesos registrados cada segundo en Super-K. (Para una explicaci\u00f3n de la visualizaci\u00f3n de sucesos, haz clic aqu\u00ed<\/a>). La mayor\u00eda de los sucesos que ver\u00e1s ser\u00e1n trazas de muones descendentes desde la atm\u00f3sfera, \u00a1NO neutrinos del haz T2K! De hecho, la mayor\u00eda de las interacciones de neutrinos que \u201cfiltramos\u201d de entre los millones de sucesos registrados en Super-K est\u00e1n causadas por neutrinos procedentes del Sol o de la atm\u00f3sfera terrestre. S\u00f3lo unos pocos cientos de interacciones de neutrinos al a\u00f1o se deben a los neutrinos del haz que llega desde el J-PARC en Tokai.<\/p>\n

Las oscilaciones de neutrinos mu\u00f3nicos a neutrinos electr\u00f3nicos fueron observadas en Super K como anillos difusos de electrones producidos en interacciones de neutrinos electr\u00f3nicos con el agua. Se han observado 28 eventos de neutrinos electr\u00f3nicos en Super K, mientras que s\u00f3lo se habr\u00edan esperado 4,6 si no hubiera oscilaciones. La probabilidad de que estos 28 sucesos se deban a un proceso distinto de las oscilaciones de neutrinos mu\u00f3nicos a neutrinos electr\u00f3nicos es \u00ednfima, del orden de 10-13<\/sup>, y confirma que estas oscilaciones se est\u00e1n produciendo.<\/span><\/p>\n

T2K tambi\u00e9n est\u00e1 estudiando las oscilaciones de neutrinos mu\u00f3nicos a neutrinos tau\u00f3nicos, las cuales se observan como una reducci\u00f3n en el n\u00famero de neutrinos mu\u00f3nicos detectados en Super K en comparaci\u00f3n con la predicci\u00f3n de ND280 en ausencia de oscilaciones.<\/span><\/p>\n

Ventajas de un Experimento Off-Axis (\u201cfuera del eje\u201d)<\/span><\/b><\/h2>\n

T2K es el primer experimento de neutrinos off-axis del mundo, con ND280 y Super K situados a 2,5 grados del centro del haz de neutrinos.<\/span><\/p>\n

La parte fuera del eje (off-axis) del haz tiene un rango de energ\u00edas m\u00e1s estrecho que la parte en el eje (on-axis), lo que significa que una fracci\u00f3n mayor de neutrinos cambian de sabor cuando llegan a Super K. Adem\u00e1s, la medida m\u00e1s importante es la de la energ\u00eda del neutrino y esta medida se realiza con mayor precisi\u00f3n a partir de sucesos en los que un neutrino interact\u00faa con un neutr\u00f3n en el detector para producir un mu\u00f3n y un prot\u00f3n. La parte fuera del eje del haz tiene una mayor fracci\u00f3n de estos sucesos que la parte en el eje, lo que permite a T2K realizar mediciones m\u00e1s precisas de la energ\u00eda de los neutrinos. Esto conduce a mediciones m\u00e1s precisas de la probabilidad de oscilaciones de neutrinos y de las diferencias de masa de neutrinos que las de experimentos anteriores.<\/span><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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