Los neutrinos solares son partículas diminutas que nacen en el interior del Sol a razón de billones cada segundo. Atraviesan la Tierra casi sin notarla y durante mucho tiempo se los consideró absolutamente estables. Pero quizás también ellos puedan "envejecer": desintegrarse imperceptiblemente y desaparecer en su camino hacia nosotros. Los físicos que trabajan con detectores de materia oscura se propusieron comprobarlo.
En sus manos cayeron tres instalaciones gigantes: XENONnT, PandaX-4T y LUX-ZEPLIN. Cada una es un tanque de varias toneladas de xenón líquido, enterrado a gran profundidad y protegido de los rayos cósmicos. Su misión principal es atrapar las hipotéticas partículas de materia oscura. Pero estos instrumentos ultraprecisos también registran los raros golpes de los neutrinos solares, que de vez en cuando chocan contra los núcleos de xenón. El análisis de esos "retrocesos nucleares" permitió estimar por primera vez cuánto vive el estado de neutrino número dos. El límite resultó casi tan estricto como el del famoso Observatorio de Neutrinos de Sudbury.
Luego los autores miraron hacia el futuro. Calcularon lo que podría lograr un detector de próxima generación, con una masa de xenón aún mayor. Aquí se abre un nuevo canal: la detección de retrocesos de electrones, no de núcleos. Los neutrinos de baja energía procedentes de la primera reacción de la cadena protón-protón podrían dispersarse en electrones, delatándose con diminutos destellos. Este método promete mejorar la precisión en la medición de la vida útil de dos estados de neutrino a la vez, en un factor de 10, o incluso de 100, en comparación con los mejores resultados actuales.
Así, los cazadores de materia oscura se convierten, inesperadamente, en los mejores cronometristas de las partículas nacidas en el núcleo solar. El mismo instrumento que escruta la oscuridad ayuda a medir la vida de la propia luz.
tal como lo escribieron los autores, en inglés arXiv:2607.24584
The combination of the long baseline and characteristic energies of solar neutrinos offers an ideal framework to probe invisible neutrino decay. In this work we present the first constraint on invisible solar-neutrino decay using coherent elastic neutrino-nucleus scattering, recently observed in dark matter direct detection experiments. Through a combined analysis of nuclear-recoil data from XENONnT, PandaX-4T, and LUX-ZEPLIN, we constrain the lifetime of the neutrino mass state $$ u_{2}$$, obtaining a bound already comparable in strength to that from the Sudbury Neutrino Observatory. We further evaluate the sensitivity that could be reached by a future xenon-based dark matter detector. For this projection, we extend the analysis to electronic-recoil data, estimating the impact of detecting lower-energy solar neutrinos from the $$pp$$-chain via elastic scattering off electrons. This channel would allow us to place strong constraints on the lifetimes of both the $$ u_{1}$$ and $$ u_{2}$$ mass eigenstates. Our results show that, with nominal future exposures, nuclear-recoil data would improve the current bound by about one order of magnitude, while electronic-recoil data would open a new detection channel for low-energy solar neutrinos, surpassing existing dedicated solar-neutrino bounds by 1 to 2 orders of magnitude.
Los neutrinos solares tardan 8 minutos en llegar del núcleo del Sol a la Tierra, pero dentro del propio Sol pueden vagar miles de años antes de escapar al exterior.