Experimento OPERA

El proyecto de oscilación con aparato de seguimiento de emulsión ( OPERA ) fue un instrumento utilizado en un experimento científico para detectar neutrinos tau a partir de oscilaciones de neutrinos muónicos . El experimento es una colaboración entre el CERN en Ginebra , Suiza , y los Laboratori Nazionali del Gran Sasso (LNGS) en Gran Sasso , Italia , y utiliza el haz de neutrinos CERN Neutrinos to Gran Sasso (CNGS) .

El proceso comenzó con protones del Super Sincrotrón de Protones (SPS) del CERN disparados en pulsos contra un blanco de carbono para producir piones y kaones . Estas partículas se desintegran para producir muones y neutrinos . ^{[ 1 ]}

El haz del CERN se detuvo el 3 de diciembre de 2012, ^{[ 2 ]} finalizando la toma de datos, pero el análisis de los datos recopilados ha continuado.

OPERA, en el pabellón C de los laboratorios subterráneos de Gran Sasso, se construyó entre 2003 y 2008. Los tau resultantes de la interacción de neutrinos tau se observan en "bloques" de películas fotográficas ( emulsión nuclear ) intercalados con láminas de plomo. Cada bloque pesa 8,3  kg; los dos supermódulos de OPERA contienen 150 000 bloques dispuestos en paredes paralelas intercaladas con contadores de centelleo plástico . Cada supermódulo está conectado a un espectrómetro magnético para la identificación del momento y la carga de las partículas penetrantes. Durante la recolección de datos, la interacción de un neutrino y su bloque correspondiente se registran en tiempo real mediante los centelleadores y espectrómetros. Estos bloques se extraen de las paredes de forma asíncrona con respecto al haz para el revelado de la película, el escaneo y la búsqueda topológica y cinemática de las desintegraciones del tau. ^{[ 3 ]}

En total, se detectaron cinco neutrinos tau. El 31 de mayo de 2010, los investigadores de OPERA observaron el primer evento candidato a neutrino tau en un haz de neutrinos muónicos. ^{[ 4 ]} El 6 de junio de 2012, OPERA anunció la observación de un segundo evento de neutrino tau. ^{[ 5 ]} El 26 de marzo de 2013, el experimento captó por tercera vez un neutrino muónico oscilando en un neutrino tau durante su viaje desde el CERN hasta el LNGS . ^{[ 6 ]} El cuarto se encontró en 2014 y el quinto se vio en 2015. ^{[ 7 ]}

En septiembre de 2011, los investigadores de OPERA observaron neutrinos muónicos que aparentemente viajaban más rápido que la velocidad de la luz . ^{[ 8 ]} En febrero y marzo de 2012, los investigadores de OPERA atribuyeron este resultado a un cable de fibra óptica suelto que conectaba un receptor GPS a una tarjeta electrónica en una computadora. El 16 de marzo de 2012, un informe anunció que un experimento independiente en el mismo laboratorio, también utilizando el haz de neutrinos CNGS, pero esta vez el detector ICARUS no encontró ninguna diferencia discernible entre la velocidad de un neutrino y la velocidad de la luz. ^{[ 9 ]} En mayo de 2012, los experimentos de Gran Sasso BOREXINO, ICARUS, LVD y OPERA midieron la velocidad del neutrino con un haz de pulso corto y obtuvieron una concordancia con la velocidad de la luz, demostrando que el resultado original de OPERA era erróneo. ^{[ 10 ]} Finalmente, en julio de 2012, la colaboración OPERA actualizó sus resultados. Tras tener en cuenta los efectos instrumentales mencionados anteriormente, se demostró que la velocidad de los neutrinos es consistente con la velocidad de la luz. ^{[ 11 ]} Esto fue confirmado por un nuevo conjunto de mediciones mejoradas en mayo de 2013. ^{[ 12 ]}

• Contenido multimedia relacionado con el experimento OPERA en Wikimedia Commons.
• CERN: Primera aparición del neutrino tau
• La aparición del tauneutrino
• Publicaciones de OPERA

42°28′N 13°34′E / 42.46°N 13.57°E / 42.46; 13.57