Por primera vez, los f\u00edsicos han creado y detectado “part\u00edculas fantasma” de alta energ\u00eda dentro del colisionador de \u00e1tomos m\u00e1s grande del mundo. Los hallazgos podr\u00edan ayudar a descubrir los secretos de c\u00f3mo las estrellas se vuelven supernovas.<\/p>\n\n\n\n
Las diminutas part\u00edculas, conocidas como neutrinos, fueron detectadas por el detector de neutrinos FASER en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC), el acelerador de part\u00edculas m\u00e1s grande del mundo, ubicado en la Organizaci\u00f3n Europea para la Investigaci\u00f3n Nuclear (CERN) cerca de Ginebra, Suiza. Los neutrinos se ganan su apodo espectral porque su carga el\u00e9ctrica inexistente y su masa casi nula significa que apenas interact\u00faan con otros tipos de materia. Fieles a su apodo fantasmal, los neutrinos vuelan a trav\u00e9s de la materia regular a una velocidad cercana a la de la luz. Los f\u00edsicos presentaron sus resultados en la 57\u00aa conferencia Rencontres de Moriond Electroweak Interactions and Unified Theories<\/em> en La Thuile, Italia, el 19 de marzo.<\/p>\n\n\n\n “Hemos descubierto neutrinos de una fuente completamente nueva, los colisionadores de part\u00edculas, en los que dos haces de part\u00edculas chocan entre s\u00ed a una energ\u00eda extremadamente alta”, dijo Jonathan Feng, f\u00edsico de la Universidad de California Irvine y co-portavoz de la Colaboraci\u00f3n FASER, en un comunicado.<\/p>\n\n\n\n Cada segundo, alrededor de 100 mil millones de neutrinos pasan por cada cent\u00edmetro cuadrado de tu cuerpo. Las diminutas part\u00edculas est\u00e1n en todas partes: producidas 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. De hecho, los neutrinos, que se descubrieron por primera vez saliendo de un reactor nuclear en 1956, son superados solo por fotones como las part\u00edculas subat\u00f3micas m\u00e1s abundantes en el universo.<\/p>\n\n\n\n Pero a pesar de su ubicuidad, las interacciones m\u00ednimas de las part\u00edculas sin carga y casi sin masa con otra materia las hace incre\u00edblemente dif\u00edciles de detectar. A pesar de esto, muchos experimentos famosos de detecci\u00f3n de neutrinos, como el detector Super-Kamiokande de Jap\u00f3n, el MiniBooNE de Fermilab y el detector IceCube ant\u00e1rtico, han podido detectar neutrinos generados por el sol.<\/p>\n\n\n\n Pero los neutrinos que nos llegan del sol son solo una peque\u00f1a porci\u00f3n de las part\u00edculas fantasmas que existen. En el otro extremo del espectro energ\u00e9tico est\u00e1n los neutrinos de alta energ\u00eda producidos en gigantescas explosiones de supernovas y en lluvias de part\u00edculas cuando las part\u00edculas del espacio profundo chocan contra la atm\u00f3sfera de la Tierra. Estos fantasmas de alta energ\u00eda han sido un misterio para los cient\u00edficos hasta ahora.<\/p>\n\n\n\n “Estos neutrinos de muy alta energ\u00eda en el LHC son importantes para comprender observaciones realmente emocionantes en astrof\u00edsica de part\u00edculas”, dijo en el comunicado Jamie Boyd, f\u00edsico de part\u00edculas del CERN y co-portavoz de FASER. Las nuevas detecciones podr\u00edan ayudar a explicar c\u00f3mo se queman y explotan las estrellas, y c\u00f3mo las interacciones de neutrinos de alta energ\u00eda provocan la producci\u00f3n de otras part\u00edculas en el espacio.<\/p>\n\n\n\n Para atrapar los espectros subat\u00f3micos, los f\u00edsicos construyeron un s’more de detecci\u00f3n de part\u00edculas: densas placas de metal de plomo y tungsteno que intercalan m\u00faltiples capas de suciedad detectora de luz llamada emulsi\u00f3n. Cuando haces de protones de alta potencia colisionan dentro del LHC, producen una lluvia de part\u00edculas de subproducto, una peque\u00f1a fracci\u00f3n de ellas neutrinos, que ingresan al s’more. Los neutrinos de estas colisiones luego chocan contra los n\u00facleos at\u00f3micos en las densas placas de metal y se descomponen en otras part\u00edculas. 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 pasan a trav\u00e9s de ellas.<\/p>\n\n\n\n Al “desarrollar” esta emulsi\u00f3n similar a una pel\u00edcula y analizar los rastros de part\u00edculas, los f\u00edsicos descubrieron que algunas de las marcas fueron producidas por chorros de part\u00edculas hechos por neutrinos que pasaban a trav\u00e9s de las placas; incluso pudieron determinar cu\u00e1l de los tres “sabores” de part\u00edculas de neutrino (tau, mu\u00f3n o electr\u00f3n) hab\u00edan detectado.<\/p>\n\n\n\n Los seis neutrinos detectados por este experimento se identificaron por primera vez en 2021. Los f\u00edsicos tardaron dos a\u00f1os en recopilar suficientes datos para confirmar que eran reales. Ahora, esperan encontrar muchos m\u00e1s y creen que podr\u00edan usarlos para probar entornos en todo el universo donde se crean part\u00edculas fantasmas de alta energ\u00eda.<\/p>\n\n\n\n