Oscilación de neutrinos en materia de densidad variable

Abstract

El fenómeno de oscilación de neutrinos ha sido ampliamente analizado tanto en el ámbito experimental como en el teórico. En un principio, los cálculos teóricos del flujo de neutrinos solares contemplaban únicamente la propagación del neutrino a través del vacío, ignorando la posible interacción con la materia. El experimento de Homestake fue el primero en medir el flujo de neutrinos solares de altas energías (mayores a 1[MeV]), y se obtuvieron resultados con una reducción de casi un tercio respecto a los valores esperados. Este hecho fue conocido como el problema de los neutrinos solares. El experimento de Homestake es sensible únicamente a los neutrinos del Boro-8, que son una fracción muy menor del flujo total de neutrinos, que podría estar estimado con errores. Debido a esto, se llevaron a cabo los experimentos de SAGE y GALLEX que midieron el flujo de neutrinos pp (con energías menores a 1[MeV]), que es más abundante y seguro de predecir. El déficit mejoró, de un 30% a 50 %, pero siguió existiendo. Posteriormente, el experimento Super-Kamiokande volvió a medir el déficit aproximado del 50 %. La explicación que se dio al problema de los neutrinos solares es que no mantienen su sabor fijo, sino que oscilan de sabor en su camino a la Tierra. Para ello, los neutrinos deben tener masa y además los estados de masa deben ser mezclas de los estados de sabor. Este fenómeno lleva el nombre de oscilación de neutrinos. Finalmente, los experimentos llevados a cabo en SNO confirmaron la idea de la oscilación al medir el flujo total de neutrinos solares. Sin embargo, para la explicación de todos los datos experimentales es necesario no sólo considerar la oscilación de los neutrinos en sí, sino además la alteración de las oscilaciones cuando los neutrinos se propagan en la materia, en este caso el interior del Sol. El presente trabajo se basa en un desarrollo completo y detallado de todo el formalismo teórico necesario para solucionar el problema de los neutrinos solares(...).