Físicos de la colaboración KATRIN han informado de que no hay evidencia de un neutrino estéril en un análisis preciso de datos de desintegración de tritio. Los hallazgos, publicados en Nature, contradicen afirmaciones experimentales anteriores y refuerzan el caso en contra de un cuarto tipo de neutrino. El experimento, con sede en Alemania, continúa recopilando más datos para pruebas adicionales.
Los neutrinos, entre las partículas más abundantes del universo, son notoriamente difíciles de detectar. El Modelo Estándar de la física de partículas reconoce tres tipos, pero anomalías en experimentos han sugerido durante mucho tiempo la posibilidad de un cuarto, llamado neutrino estéril, que interactuaría aún más débilmente y podría alterar nuestra comprensión de la física fundamental.
El experimento Karlsruhe Tritium Neutrino (KATRIN), ubicado en el Karlsruhe Institute of Technology en Alemania, está diseñado para medir la masa del neutrino examinando las energías de los electrones procedentes de la desintegración beta del tritio. Con más de 70 metros de longitud, cuenta con una fuente de tritio, un espectrómetro de alta resolución y un detector. Operativo desde 2019, KATRIN ha realizado ahora la búsqueda directa más sensible de neutrinos estériles hasta la fecha.
Al analizar datos de 259 días entre 2019 y 2021, que incluyeron unos 36 millones de electrones, el equipo no encontró distorsiones en el espectro de energía de los electrones que indicaran un neutrino estéril. Este resultado excluye un amplio rango de posibilidades de neutrinos estériles sugeridas por experimentos previos de reactores y galio, y se opone directamente a las afirmaciones del experimento Neutrino-4.
"Nuestro nuevo resultado es totalmente complementario a los experimentos de reactores como STEREO", dijo Thierry Lasserre del Max-Planck-Institut für Kernphysik, quien lideró el análisis. "Mientras que los experimentos de reactores son más sensibles a separaciones de masa estéril-activa por debajo de unos pocos eV², KATRIN explora el rango de unos pocos a varios cientos de eV². Juntos, ambos enfoques descartan ahora de manera consistente neutrinos estériles ligeros que se mezclarían notablemente con los tipos de neutrinos conocidos."
El bajo fondo de KATRIN asegura mediciones limpias en el punto de creación del neutrino, diferente de los estudios de oscilación que rastrean cambios a distancia. La colaboración planea recopilar datos hasta 2025, con el objetivo de superar los 220 millones de electrones para mejorar la precisión por un factor de seis, según la coportavoz Kathrin Valerius del KIT.
Una actualización en 2026 introducirá el detector TRISTAN para sondear neutrinos estériles más pesados, posiblemente en el rango de keV relacionado con la materia oscura. "Esta configuración de nueva generación abrirá una nueva ventana al rango de masas en keV, donde los neutrinos estériles podrían incluso formar la materia oscura del Universo", señaló la coportavoz Susanne Mertens del Max-Planck-Institut für Kernphysik.
Con la participación de más de 20 instituciones de siete países, KATRIN ejemplifica la cooperación científica internacional en física de partículas.
