1.555 NEUTRINOS QUE EMPUJARON UN NÚCLEO ENTERO
A veces un neutrino no choca con una sola partícula dentro de un átomo, sino con todo el núcleo a la vez, que retrocede como un único bloque. Esta «dispersión elástica coherente neutrino-núcleo» se predijo en 1974. Como participa todo el núcleo, la probabilidad de colisión aumenta, de modo que detectores de apenas unos pocos kilogramos pueden observarla.
La detectó por primera vez la colaboración COHERENT, con neutrinos procedentes de una fuente de neutrones. Grandes detectores de materia oscura también han informado de indicios de ella con neutrinos del Sol. Los reactores nucleares son otra fuente: producen antineutrinos de menor energía, hasta unos 10 millones de electronvoltios. La primera detección junto a un reactor la obtuvo el propio CONUS+, con una significación de 3,7 σ.
Un susurro de energía
La pega es lo pequeño que es el empujón. Un antineutrino de un reactor hace retroceder un núcleo de germanio con unos pocos miles de electronvoltios como máximo. Solo entre un 15 y un 20 % de esa energía se convierte en una señal eléctrica que el detector puede leer. Todos los sucesos se acumulan justo por encima de la energía más baja que el detector puede registrar, precisamente donde la calibración es más difícil.
Un detector junto al núcleo
CONUS+ se encuentra en la central nuclear de Leibstadt, en Suiza, a 20,7 metros del núcleo de un reactor que produce 3,6 gigavatios de calor. Funciona desde noviembre de 2023. Para su segunda campaña, dos cristales más grandes de germanio ultrapuro se sumaron a uno de los detectores originales: 5,6 kilogramos de masa activa en total. Un blindaje compacto de plomo y plástico cargado de boro, un detector que veta los muones cósmicos y un barrido constante de aire libre de radón reducen el fondo en un factor de alrededor de 10.000.
Los datos se tomaron de febrero de 2025 a julio de 2026: 1.296 kilogramos-día con el reactor en funcionamiento y 86 con el reactor parado.
Contar a ciegas
Para no engañarse a sí mismos, los físicos mantuvieron ocultos los datos de baja energía mientras preparaban su análisis, y después desvelaron los detectores uno a uno. El resultado: 1.555 ± 152 sucesos. La señal es 10,2 veces mayor que su incertidumbre. El modelo estándar de la física de partículas predecía 1.701 ± 198: una concordancia dentro de 0,6 desviaciones estándar, con un cociente entre lo medido y lo predicho de 0,91 ± 0,14.
Una comprobación útil: con el reactor parado, el ajuste encuentra 22 ± 29 sucesos, compatible con cero. Una señal que no procediera del reactor habría dado unos 103.
Recuentos en los tres detectores con el reactor en funcionamiento: la señal de los neutrinos (naranja) se sitúa sobre los fondos, justo por encima del umbral. — Figura 1, CONUS Collaboration (2026), arXiv:2610.37318.
La mayor cosecha hasta ahora
Según los autores, se trata de la mayor muestra de este tipo de colisiones jamás detectada y de la medición más precisa a energías de reactor, con una precisión comparable a la del reciente resultado de COHERENT con germanio. La incertidumbre del recuento es ahora del 9,8 %, casi tres veces menor que en la primera campaña.
El resultado concuerda con los límites superiores fijados por otros experimentos con germanio junto a reactores. En cambio, la señal comunicada por el experimento Dresden-II corresponde a una tasa claramente más alta que las observadas por los demás experimentos con germanio junto a reactores, incluido este.
Intensidad de la colisión frente al número de neutrones del núcleo objetivo: CONUS+ (rombo negro, germanio) se sitúa sobre la curva de los reactores (roja). — Figura 3, CONUS Collaboration (2026), arXiv:2610.37318.
Pesar la fuerza débil
En el modelo estándar, la tasa de colisiones crece con el cuadrado de la «carga débil» del núcleo:
Q_W = N − (1 − 4 sin²θ_W) Z
donde N y Z son sus números de neutrones y de protones, y θ_W es el ángulo de mezcla débil, un parámetro de la fuerza nuclear débil. A partir del recuento, el equipo obtiene sin²θ_W = 0,225 ± 0,022, en línea con el valor esperado de 0,2387. Entre las mediciones de este tipo, es la que sondea la fuerza con la menor transferencia de momento.
Seguir contando
La medición sigue limitada sobre todo por el número de sucesos. Un año más de datos reduciría la incertidumbre estadística a alrededor del 5 %. Una mejor calibración en el umbral y nuevas mediciones de cómo el germanio convierte la energía de retroceso deberían reducir la incertidumbre de la predicción. Los autores ven cómo los neutrinos de reactor pasan de la primera detección a la medición de precisión.