Els neutrins són partícules neutres que interaccionen, només, de forma molt dèbil. Com que són neutres, no les podem detectar directament sinó mitjançant els productes d’interacció dels neutrins amb la matèria. Quan el neutrí interacciona amb la matèria, sorgeixen partícules carregades que es poden detectar. És com el vent (que no el veiem) quan empenta una fulla (seria la matèria) a sobre la sorra de la platja. Aleshores, la fulla deixa un rastre a sobre la sorra (tal com la traça dels neutrins que podem copsar amb un detector).

Aquestes interaccions són de dos tipus: les que produeixen un leptó carregat (sempre l’acompanyant del neutrí en la seva família corresponent, o sigui, del neutrí electró sortirà un electró, i així, successivament). O el mateix neutrí (en aquest cas el neutrí que surt no el veiem però sí que es pot mesurar el seu efecte sobre la matèria). És aquesta la manera que tenim per a poder identificar la naturalesa dels neutrins: si es produeix un electró és un neutrí electró, en canvi si es  produeix un muó o un tau és un de tipus muó o tau, respectivament.

Vols saber com es va descobrir que hi havia diferents tipus de neutrins?

Totes les tècniques de detecció de neutrins es basen en aquest principi. Ara us presentaré part de la feina que realitzem a l’IFAE: dissenyem detectors per tal de mesurar neutrins!

Dissenyant un detector

S’ha de tenir en compte que no ens interessa observar les interaccions sinó també estudiar les seves propietats, o sigui: l’energia, la naturalesa del neutrí, la direcció…

Per tal de dissenyar aquests detectors, els físics disposem de simulacions matemàtiques que ens permeten descriure el pas de les partícules pels medis materials. És el que anomenem com a simulacions MonteCarlo. Aquestes simulacions són molt exactes i, a vegades, és difícil distingir-les de les mesures que s’obtenen dels detectors. Això és comprensible perquè els físics han acumulat ja gairebé un segle de mesures que ens permeten calibrar aquests programes.

El primer que s’ha de fer és proposar una geometria i definir els materials, el programa informàtic fa la resta. D’aquesta forma podem optimitzar ambdós paràmetres. A Barcelona estem treballant en aquestes optimitzacions per a un detector que està en construcció a Japó. L’anomenem ND280 perquè està a 280m del punt de producció de neutrins i forma part del projecte T2K (us tornaré a parlar en un altre missatge d’aquest experiment). El detector té grans dimensions (3.5×3.5×8.0 m3) i està submergit en un gran imà que ens permet mesurar la velocitat i l’energia de les partícules carregades.

Les simulacions del detector mostren les trajectòries de les partícules dins el detector i, així, els científics poden optimitzar els dissenys. Si llegiu el document adjunt, us mostro algunes d’aquestes simulacions !

Avui hem arribat fins aquí!

Federico Sánchez