experimento K2K

El experimento K2K ( KEK a Kamioka ) fue un experimento de neutrinos que se llevó a cabo desde junio de 1999 hasta noviembre de 2004. Utilizó neutrinos muónicos de un haz bien controlado y bien comprendido para verificar las oscilaciones observadas previamente por Super-Kamiokande utilizando neutrinos atmosféricos . Esta fue la primera medición positiva de oscilaciones de neutrinos en la que tanto la fuente como el detector estuvieron completamente bajo el control de los experimentadores. ^{[ 1 ] [ 2 ]} Los experimentos anteriores se basaron en neutrinos del Sol o de fuentes cósmicas . El experimento encontró parámetros de oscilación que fueron consistentes con los medidos por Super-Kamiokande.

K2K es un experimento de neutrinos que dirigió un haz de neutrinos muónicos ( ν_μ ) del Sincrotrón de protones de 12 GeV en el KEK , situado en Tsukuba , Ibaraki , hasta el Observatorio Kamioka , situado en Kamioka , Gifu , a unos 250 km de distancia. ^{[ 3 ]} Los neutrinos muónicos viajaron a través de la Tierra , lo que les permitió oscilar (cambiar) a otros tipos de neutrinos , concretamente a neutrinos electrónicos ( ν _e ) yneutrinos tau(ν_τ ). Sin embargo, K2K se centró únicamente enν_μ →ν_{oscilaciones τ} .^[4]

El haz de protones del sincrotrón se dirigió a un blanco de aluminio , y las colisiones resultantes produjeron una gran cantidad de piones . Estos piones se enfocaron en un  tubo de desintegración de 200 m, donde se desintegrarían en muones y neutrinos muónicos . ^{[ 3 ]} Los muones se detuvieron al final del tubo, dejando un haz de neutrinos muónicos. La composición exacta del haz contenía más del 97% de neutrinos muónicos, y el otro 3% estaba formado por neutrinos electrónicos ( ν_e ), antineutrinos electrónicos ( ν_e ) y antineutrinos de muón ( ν_μ ). ^{[ 4 ]}

Tras salir del tubo, los neutrinos pasaron por un detector de neutrinos Cherenkov de agua de 1 kilotón ("detector cercano") situado a unos 300 m del blanco de aluminio para determinar las características del haz de neutrinos . Este "detector cercano" de 1 kilotón era una versión reducida del "detector lejano" Super-Kamiokande de 50 kilotones ubicado en el Observatorio de Kamioka , lo que permitió a los científicos eliminar ciertas incertidumbres sistemáticas que estarían presentes si se utilizaran dos tipos de detectores diferentes. ^{[ 5 ]} Esta configuración de doble detector permitió comparar el haz de neutrinos en el detector cercano con el haz de neutrinos en el detector lejano para determinar si los neutrinos habían oscilado o no. ^{[ 6 ]} 

La colaboración K2K estaba compuesta por aproximadamente 130 físicos de 27 universidades e institutos de investigación de todo el mundo, que se enumeran a continuación. ^{[ 7 ]} La lista completa de científicos y sus países de origen está disponible en el sitio web de K2K .

Los resultados finales de K2K encontraron que con una confianza del 99,9985% (4,3 σ ) había habido una desaparición de neutrinos muónicos. Ajustando los datos bajo la hipótesis de oscilación, el mejor ajuste para el cuadrado de la diferencia de masa entre neutrinos muónicos y neutrinos tau fue Δ m ² =   2,8 × 10 ⁻³  eV ² . ^{[ 4 ]} Este resultado concuerda bien con el resultado anterior de Super-Kamiokande , ^{[ 8 ]} y el resultado posterior de MINOS . ^{[ 9 ]}

• Experimento T2K : el sucesor del experimento K2K.

• Sitio web oficial de K2K
• Publicaciones K2K