La línea de investigación “Física Experimental de neutrinos y Astropartículas” cubre una amplia gama de temas de investigación que se encuentran en la interfaz de la física de partículas, la astrofísica y la cosmología. Este nuevo campo denominado Física de Astroparticulas constituye un nuevo dominio interdisciplinar emergente con un gran impacto en ambas áreas de conocimiento y un gran potencial de descubrimiento.
La línea se ha desarrollado en torno a un tema común: el neutrino, dando lugar a dos sub-líneas claramente identificadas: "Física Experimental de Astropartículas", la cual se desarrolla en torno a la astronomía de neutrinos con los telescopios ANTARES y la futura infraestructura KM3NeT, el estudio de los neutrinos atmosféricos, los neutrinos de supernova , los aceleradores cósmicos, partículas exóticas y la búsqueda de la materia oscura, y "Física de Neutrinos", cuyo principal objetivo es el estudio de las propiedades intrínsecas de los neutrinos, oscilaciones de neutrinos (T2K) y si el neutrino es una partícula de Majorana o no (NEXT). Ambas líneas, aunque con diferentes métodos tecnológicos e instrumentales, persiguen objetivos comunes y comparten temas de investigación. Para empezar, las oscilaciones de neutrinos requieren grandes detectores de agua – la línea de Física de Neutrinos está involucrada en el experimento T2K, basado en el voluminoso detector de 50 kton Super-Kamiokande, el cual puede observar neutrinos de supernovas. Por otra parte, el estudio de los neutrinos atmosféricos y cósmicos en ANTARES y KM3NeT puede arrojar más luz en el estudio de las oscilaciones de neutrinos y abrir una nueva ventana al Universo. Por último, pero no menos importante, la próxima Xenon TPC que se construirá en el Laboratorio Subterráneo de Canfranc para estudiar las desintegraciones doble beta sin neutrinos (cuya observación sería una señal de que los neutrinos son partículas de Majorana) también se puede utilizar para buscar WIMPs, algo que también puede realizarse con detectores de gran volumen bajo el agua como Antares y KM3NeT.
En la actualidad, las principales líneas de investigación y los temas son los siguientes:
- Oscilaciones de neutrinos, experimentos SciBooNE y T2K
- Desintegraciones doble beta. Experimento NEXT. Laboratorio subterráneo de CANFRANC
- Telescopios de neutrinos cósmicos ANTARES y KM3NeT
- Neutrinos cósmicos de alta energía. Astronomía de neutrinos
- Búsqueda de materia oscura
