El detector de neutrinos más grande del mundo publica espectaculares resultados preliminares

El 19 y 20 de noviembre de 2025, el equipo detrás del Jiangmen Underground Neutrino Observatory (JUNO) presentó los primeros hallazgos físicos del experimento, los cuales llegaron mucho antes de lo que muchos científicos esperaban. Con menos de dos meses de tiempo de funcionamiento efectivo, JUNO ya ha producido mediciones de dos parámetros fundamentales de los neutrinos con una precisión superior al récord mundial acumulado durante décadas de experimentos.

Qué es JUNO y por qué es importante

JUNO es un detector de centelleo líquido de gran tamaño y próxima generación, sumergido a unos 700 metros bajo una capa de granito en Jiangmen, en la provincia de Guangdong. Su elemento central es una esfera de acrílico de 35,4 metros que contiene unas 20.000 toneladas de fluido centelleador ultrapuro, observada por entre 40 y 45 mil tubos fotomultiplicadores (PMT) montados dentro de una piscina de agua de 44 metros que proporciona blindaje e identificación de muones. El instrumento comenzó a tomar datos físicos el 26 de agosto de 2025, tras más de una década de diseño y construcción.

Los neutrinos son partículas famosas por ser esquivas: billones atraviesan a cada uno de nosotros cada segundo y, sin embargo, casi nunca interactúan. Esa rareza es precisamente la razón por la que se necesitan detectores masivos como JUNO. Cuando un neutrino interactúa en el centelleador, crea un tenue destello de luz; los sensibles PMT captan la luz y permiten a los físicos reconstruir la energía y la identidad del neutrino. El tamaño de JUNO y sus fotodetectores personalizados la convierten en la instalación más sensible del mundo para neutrinos de baja energía producidos por reactores nucleares y otras fuentes.

Cosecha temprana: precisión tras 59 días

La colaboración analizó los datos tomados entre el 26 de agosto y el 2 de noviembre de 2025 —un conjunto de datos efectivos de 59 días— e informó de las mediciones del ángulo de mezcla solar (θ12) y del desdoblamiento de masa solar más pequeño (Δm2_21). Utilizando unos 2.400 eventos de antineutrinos de reactor recogidos en ese periodo, JUNO logró una mejora de aproximadamente 1,6 veces en la precisión respecto a las mediciones previas combinadas de los mismos parámetros.

Esos dos números son piedras angulares del marco de oscilación de neutrinos de tres sabores: θ12 rige cómo los neutrinos electrónicos se mezclan con otros sabores a bajas energías, y Δm2_21 establece la frecuencia de la oscilación impulsada por la diferencia en los cuadrados de dos masas de neutrinos. Mejorar la precisión de estas magnitudes agudiza cada prueba posterior del comportamiento de los neutrinos, desde las búsquedas del ordenamiento de la masa hasta los estudios de los neutrinos del Sol y de supernovas.

Una tensión persistente: resultados solares frente a los de reactores

Un aspecto sorprendente del análisis inicial de JUNO es que confirma un ligero pero persistente desajuste —de unas 1,5 desviaciones estándar— entre los valores de θ12 y Δm2_21 extraídos de los experimentos con neutrinos solares y los obtenidos de los experimentos con neutrinos de reactores. Esta «tensión solar-reactor» ha sido visible con una significación baja en los ajustes globales durante varios años; la medición de reactor de alta precisión de JUNO reproduce la diferencia en lugar de suavizarla.

Esto es importante porque, si la tensión aumenta con la mejora de los datos, podría ser una señal de física más allá del modelo de oscilación de tres sabores; por ejemplo, interacciones de neutrinos no estándar, estados estériles exóticos o problemas sutiles en la modelización solar. Alternativamente, podría apuntar a incertidumbres sistemáticas subestimadas en uno o más enfoques experimentales. JUNO se encuentra en una posición única para resolver esa ambigüedad porque el detector medirá tanto los neutrinos de reactor como los neutrinos solares con el mismo instrumento y con los mismos sistemas de calibración.

Por qué los neutrinos son un portal a la nueva física

Los neutrinos ya obligaron a replantear el Modelo Estándar cuando las oscilaciones implicaron que tienen masa, un hecho que la formulación original del Modelo Estándar no predecía. El patrón de masas y mezclas es inusual en comparación con otros fermiones y puede contener pistas sobre cómo se genera la masa a escalas de alta energía. Precisar los parámetros de oscilación con exactitud abre una ventana a minúsculas desviaciones del paradigma de los tres sabores que podrían señalar nuevas fuerzas, nuevas partículas o conexiones con la asimetría materia-antimateria del universo.

El programa a largo plazo de JUNO va mucho más allá de los dos primeros parámetros. La colaboración pretende determinar el ordenamiento de la masa de los neutrinos (si el tercer estado de masa es más pesado o más ligero que los otros dos), llevar muchos parámetros de oscilación a una precisión inferior al uno por ciento, detectar neutrinos de la próxima supernova cercana, medir geoneutrinos que sondean el interior de la Tierra y buscar procesos raros que romperían directamente el Modelo Estándar.

Logro técnico y escala

Lograr estos resultados tempranos requirió algo más que un tanque grande. JUNO incorpora varios avances tecnológicos: un centelleador ultrapuro y altamente transparente que permite que la luz viaje lejos sin dispersarse; PMT grandes y de alta eficiencia diseñados para capturar destellos tenues; y un sistema de calibración integral para mapear la respuesta del detector con precisión en toda la esfera de 35 metros. Juntos, estos sistemas permiten a los científicos separar los eventos de neutrinos reales del ruido de fondo y medir las energías con la resolución fina necesaria para extraer los efectos de la oscilación.

Qué viene después

• Ordenamiento de la masa. Determinar si los tres estados de masa de los neutrinos están dispuestos de forma «normal» o «invertida» es un objetivo principal de JUNO y requerirá algunos años de datos a plena sensibilidad.
• Neutrinos solares dentro de JUNO. El uso del mismo detector para medir tanto los neutrinos de reactor como los neutrinos solares permitirá a JUNO comprobar si la tensión observada entre el solar y el reactor es un artefacto experimental o una anomalía física genuina.
• Búsquedas más amplias. Con la acumulación de exposición, JUNO sondeará desviaciones del esquema de oscilación estándar, buscará neutrinos estériles en ciertas escalas de masa y estará preparada para capturar el estallido de neutrinos de una supernova galáctica en caso de que ocurra una.

Cómo reaccionará el campo

Los nuevos experimentos rara vez reescriben los libros de texto el primer día, pero el rendimiento inicial de JUNO es el manual que el campo quería ver: el detector está haciendo aquello para lo que fue diseñado y ofreciendo una precisión líder en el mundo de inmediato. La confirmación de la tensión solar-reactor provocará escrutinio y nuevas verificaciones, e inspirará a los teóricos a revisar modelos que podrían producir tal efecto. En los próximos años, el flujo constante de datos de alta calidad de JUNO resolverá esta tensión o la convertirá en una anomalía estadísticamente significativa que exija una nueva física.