Los f\u00edsicos han detectado “part\u00edculas fantasma” llamadas neutrinos dentro de un triturador de \u00e1tomos por primera vez. Las diminutas part\u00edculas, conocidas como neutrinos, fueron detectadas durante la prueba de funcionamiento de un nuevo detector en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC), el acelerador de part\u00edculas m\u00e1s grande del mundo, ubicado en el CERN cerca de Ginebra, Suiza.<\/p>\n\n\n\n
El descubrimiento hist\u00f3rico, realizado por la colaboraci\u00f3n del Experimento de b\u00fasqueda avanzada (FASER) del CERN y presentado en un art\u00edculo del 24 de noviembre en la revista Physical Review D, no es solo la primera vez que se ven neutrinos dentro del LHC, sino que tambi\u00e9n es la primera vez se han encontrado dentro de cualquier acelerador de part\u00edculas. El avance abre una ventana completamente nueva a trav\u00e9s de la cual los cient\u00edficos pueden investigar el mundo subat\u00f3mico.<\/p>\n\n\n\n
“Antes de este proyecto, nunca se hab\u00eda visto ning\u00fan signo de neutrinos en un colisionador de part\u00edculas”, dijo en un comunicado el coautor del estudio Jonathan Feng, profesor de f\u00edsica en la Universidad de California, Irvine y col\u00edder de la colaboraci\u00f3n FASER. “Este avance significativo es un paso hacia el desarrollo de una comprensi\u00f3n m\u00e1s profunda de estas elusivas part\u00edculas y el papel que desempe\u00f1an en el universo”.<\/p>\n\n\n\n
Cada segundo, alrededor de 100 mil millones de neutrinos atraviesan cada cent\u00edmetro cuadrado de tu cuerpo. Las diminutas part\u00edculas est\u00e1n en todas partes: se producen en el fuego nuclear de las estrellas, en enormes explosiones de supernovas, por rayos c\u00f3smicos y desintegraci\u00f3n radiactiva, y en aceleradores de part\u00edculas y reactores nucleares en la Tierra.<\/p>\n\n\n\n
Pero a pesar de su ubicuidad, las part\u00edculas siguen siendo dif\u00edciles de atrapar. Debido a que los neutrinos no tienen carga el\u00e9ctrica y tienen una masa casi nula, apenas interact\u00faan con otros tipos de materia. Fieles a su apodo fantasmal, los neutrinos ven la materia regular del universo como incorp\u00f3rea y la atraviesan a una velocidad cercana a la de la luz.<\/p>\n\n\n\n
Sin embargo, el hecho de que sean dif\u00edciles de atrapar no significa que no se puedan atrapar neutrinos. Algunos de los experimentos de detecci\u00f3n de neutrinos m\u00e1s famosos, como el detector Super-Kamiokande de Jap\u00f3n, el MiniBooNE de Fermilab y el detector Antarctic IceCube, han detectado neutrinos generados por el sol indirectamente a trav\u00e9s de un efecto llamado radiaci\u00f3n de Cherenkov. As\u00ed como un avi\u00f3n que viaja m\u00e1s r\u00e1pido que la velocidad del sonido crea un boom s\u00f3nico, una part\u00edcula que viaja a trav\u00e9s de un medio que ralentiza la luz (como el agua) m\u00e1s r\u00e1pido que la luz crea un tenue resplandor azul a su paso. Al buscar este brillo, los cient\u00edficos pueden detectar los rastros de subproductos de part\u00edculas creados despu\u00e9s de que los neutrinos golpean un n\u00facleo at\u00f3mico directamente.<\/p>\n\n\n\n
Pero si bien experimentos como estos son excelentes para detectar las firmas de neutrinos que fluyen a trav\u00e9s de la Tierra desde el sol, todav\u00eda dejan a los cient\u00edficos con muy poca informaci\u00f3n sobre los tipos de neutrinos de alta energ\u00eda que se producen cuando las part\u00edculas chocan entre s\u00ed dentro de los aceleradores de part\u00edculas. Para encontrar estos neutrinos de cosecha propia, los cient\u00edficos de la colaboraci\u00f3n FASER crearon un nuevo detector llamado FASERnu.<\/p>\n\n\n\n
El FASERnu es como un s’more detector de part\u00edculas, compuesto de densas placas met\u00e1licas de plomo y tungsteno que intercalan m\u00faltiples capas de suciedad que detecta la luz llamada emulsi\u00f3n. Primero, los neutrinos chocan contra los n\u00facleos at\u00f3micos en las densas placas de metal para producir sus subproductos de part\u00edculas. Luego, seg\u00fan Feng, las capas de emulsi\u00f3n funcionan de manera similar a la pel\u00edcula fotogr\u00e1fica antigua, reaccionando con los subproductos de neutrinos para imprimir los contornos trazados de las part\u00edculas a medida que las atraviesan.<\/p>\n\n\n\n
Al “desarrollar” la emulsi\u00f3n y analizar los rastros de part\u00edculas que quedaron atr\u00e1s, los f\u00edsicos descubrieron que algunas de las marcas fueron producidas por neutrinos, incluso pudieron determinar cu\u00e1l de los tres “sabores” de part\u00edculas de neutrino (tau, mu\u00f3n o electr\u00f3n) hab\u00edan detectado. Esto confirm\u00f3 que no solo hab\u00edan elegido el lugar correcto dentro del gigantesco anillo de 27 kil\u00f3metros para detectar neutrinos, sino que su nuevo detector realmente pod\u00eda verlos.<\/p>\n\n\n\n
Ahora que han encontrado un detector ganador, los f\u00edsicos han comenzado a construir una versi\u00f3n a\u00fan m\u00e1s grande, que dicen que no solo ser\u00e1 mucho m\u00e1s sensible para detectar las part\u00edculas elusivas, sino que tambi\u00e9n podr\u00e1 detectar la diferencia entre neutrinos y sus antimateria opuestos, antineutrinos. Cuando el LHC se encienda nuevamente en 2022, planean usar el detector para estudiar en profundidad los neutrinos producidos por el acelerador de part\u00edculas.<\/p>\n\n\n\n
“Dado el poder de nuestro nuevo detector y su ubicaci\u00f3n privilegiada en el CERN, esperamos poder registrar m\u00e1s de 10,000 interacciones de neutrinos en la pr\u00f3xima ejecuci\u00f3n del LHC, a partir de 2022”, dijo Casper. “Detectaremos los neutrinos de mayor energ\u00eda que jam\u00e1s se hayan producido a partir de una fuente creada por el hombre”.<\/p>\n\n\n\n
Los neutrinos tampoco son la \u00fanica cantera de los cient\u00edficos de FASER. El equipo tambi\u00e9n est\u00e1 trabajando en un experimento para detectar hipot\u00e9ticos “fotones oscuros”, que los f\u00edsicos creen que podr\u00edan estar \u00edntimamente conectados con la materia oscura, la misteriosa sustancia no luminosa que se cree que representa aproximadamente el 85% de la materia del universo.<\/p>\n\n\n\n