SiPM based tracking for detector calibration in NEXT

Abstract

Desde que el neutrino fue propuesto en 1930 por el físico austríaco Wolfgang Pauli, y posteriormente detectado experimentalmente en 1957 por los físicos Clyde L. Cowan and Frederick Reines, muchas propiedades de esta singular partícula han sido reveladas, como su spin, su carga eléctrica y su tipo de interacción con el resto de partículas del Modelo Standard. Sin embargo, una de las propiedades mas importantes que todavía no ha sido revelada es la propia naturaleza del neutrino, y como esta influenció en la evolución de nuestro Universo. Inicialmente, el neutrino fue introducido en el Modelo Standard de Física de Partículas como una partícula no masiva. Sin embargo, los experimentos desarrollados durante las ultimas décadas basados en la oscilación de neutrinos, han demostrado que estos deben tener masa, y por tanto, al igual que para el resto de leptones cargados, un termino de masa asociado a los neutrinos debe ser incluido en el Modelo Standard. Una de las maneras en las que este termino de masa puede ser incluido sugiere que los neutrinos podrían ser partículas de Majorana, es decir, idénticas a sus antipartículas, al contrario que el resto de fermiones del Modelo Standard. Actualmente, el único procedimiento experimental que puede confirmar la naturaleza Majorana del neutrino es la observación de la desintegración doble beta sin neutrinos, en donde un núcleo con número atómico Z y número másico A decae en su isóbaro de número atómico Z+2 emitiendo únicamente dos electrones. El descubrimiento de este hipotético proceso establecería, sin lugar a dudas, la naturaleza Majorana del neutrino al mismo tiempo que proporcionaría información directa sobre la masa del neutrino, y por que esta debe ser tan pequeña comparada con el resto de fermiones de la misma generación. Además, la observación de esta desintegración demostraría que la conservación del número leptónico es violada en este proceso físico, resultado que puede ser asociado con la asimetría entre materia y antimateria de nuestro Universo mediante el proceso llamado leptogénesis. El objetivo de todos los experimentos diseñados para observar la desintegración doble beta sin neutrinos es medir la semivida de este proceso. Sin embargo, esta medida está limitada por la sensibilidad experimental del detector empleado. En este momento, los experimentos EXO-200 y KamLAND-Zen ya se encuentran buscando la desintegración del isótopo 136Xe. Sin embargo, ambos experimentos han obtenido resultados negativos, estableciendo un límite combinado a la semivida de la desintegración > 3.4 × 10^25 años (90% CL). En paralelo, el experimento GERDA, que busca la desintegración del isótopo 76Ge, tampoco ha encontrado evidencias de este proceso, estableciendo un límite de > 2.1 · 10^25 años (90% CL). El Experimento NEXT (Neutrino Experiment with a Xenon TPC), que será instalado en el Laboratorio Subterráneo de Canfranc.