La detección de neutrinos es particularmente difícil, especialmente en un acelerador de partículas como el LHC. Sin embargo, los investigadores del CERN lo lograron, allanando el camino para nuevos horizontes científicos.
Los neutrinos son partículas elementales que tienen varias características notables. Sabemos que no solo son muy ligeros, sino también eléctricamente neutros y casi inertes; casi nunca interactúan con el material que los rodea. Según el CERN, “Solo uno de cada diez mil millones de neutrinos que cruzan la Tierra logra interactuar con un átomo”.
Tres puntos de especial dificultad para la investigación en física fundamental; porque la masa, la carga eléctrica y las interacciones de las partículas son tres de los parámetros básicos que utilizan los investigadores para estudiar su comportamiento. Por lo tanto, es particularmente difícil rastrear sus neutrinos, lo que les ha valido el nombre de «Partícula fantasma». Esto es bastante aburrido para los investigadores, porque sospechan que esconden algunas de las piezas que aún nos faltan para armar el gran rompecabezas del universo.
La buena noticia es que los neutrinos son extremadamente abundantes. Pueden provenir directamente de las estrellas, pero también de diversos y variados fenómenos como supernovas o quásares. También se producen cuando la radiación cósmica incide en la atmósfera superior, provocando una verdadera lluvia de partículas. Y las tropas del CERN han considerado durante mucho tiempo que también deberían producirse dentro de su juguete favorito, el Gran Colisionador de Hadrones (LHC).
Cuando el CERN juega a los Cazafantasmas
Pero a pesar de todos los esfuerzos de los investigadores, esta partícula fantasma aún hace honor a su nombre y sigue siendo discreta desde que se confirmó su existencia en 1956. Se necesita un esfuerzo considerable para localizar el menor rastro. En Francia, esta es la vocación de Antares. Este instrumento ubicado a 2.500 metros de profundidad en el Mediterráneo, frente a Toulon, utiliza novecientos sensores distribuidos a lo largo de doce líneas, para examinar el paso de neutrinos en el agua en un área de 10 hectáreas.
Por tanto, es muy difícil verlo y cada observación constituye un pequeño acontecimiento en sí mismo. Y esto es aún más cierto en aceleradores de partículas como el LHC, que constituyen el campo privilegiado de exploración en física de partículas. Pero eso podría cambiar con el nuevo instrumento FASERnu, que entrará en servicio el próximo año. En un artículo publicado hoy, los investigadores explicaron que un prototipo la integración compacta de una prueba de concepto de esta tecnología les permitió» observar seis interacciones de neutrinos. Una gran primicia en el contexto del LHC.
Una prueba de concepto decisiva
«Antes de este proyecto, nunca se había observado ningún rastro de neutrino en un acelerador de partículas.”, Insiste Jonathan Feng, codirector del proyecto entrevistado por Phys.org. Esta es una buena noticia, que debería hacer que los investigadores sean particularmente optimistas sobre las promesas de FASERnu. Esta prueba de concepto incluso les ha proporcionado dos datos cruciales.
Inicialmente, esto confirma que el principio del detector de emulsión, en el que se basa FASERnu, es bien y verdaderamente capaz de detectar interacciones de neutrinos. En principio, funciona un poco como el fotografía de película. Cuando una película se expone a la luz, los fotones dejan rastros que acaban dando la imagen final tras el revelado. El concepto es similar dentro de FASERnu; los investigadores pudieron detectar neutrinos analizando las huellas dejadas en los diferentes materiales de su “película”.
En segundo lugar, este experimento también les mostró el punto preciso en el LHC donde es más probable que detecten las colisiones que están buscando. Esto también es muy importante, porque luego permitirá para obtener resultados más precisos. De hecho, esta experiencia fue solo el comienzo. Ahora, el equipo de investigación se está preparando para repetir el experimento con un nuevo instrumento «mucho más grande y significativamente más sensible”Según Feng. Esperan detectar «más de 10,000 neutrinos”Durante su próxima prueba, que comenzará en 2022.
Una nueva era para la investigación básica
Pero sobre todo, este nuevo instrumento no se conformará con reinventar la rueda. También promete llevar la disciplina a nuevas alturas. Porque cuando la observación de estas «partículas fantasma» se convierta en una rutina, los investigadores esperan que sea lo suficientemente sensible como para identificar los diferentes tipos (curiosamente, los físicos hablan de «sabores») de neutrinos. Con un poco de suerte, incluso identificará los famosos “antineutrinos”.
Estas observaciones podrían ser la clave para explorar territorios completamente nuevos en física fundamental. Suficiente para clarificar potencialmente el modelo estándar de física de partículas y avanzar en nuestro conocimiento de nuestro universo y su historia. Por lo tanto, le damos una cita en unos años; Para entonces, los investigadores habrán podido analizar los primeros resultados de FASERnu, que se instalará en 2022.
