Los científicos finalmente han detectado neutrinos en el colisionador de partículas: ScienceAlert

Finalmente, el fantasma ya está en la máquina: por primera vez, los científicos han creado neutrinos en un colisionador de partículas.

Estas abundantes y misteriosas partículas subatómicas están tan alejadas del resto de la materia que se deslizan a través de ella como espectros, lo que las conoce como «partículas fantasma».

Los investigadores dicen que este trabajo marca la primera observación directa de los neutrinos del colisionador y nos ayudará a comprender cómo se forman estas partículas, cuáles son sus propiedades y su papel en la evolución del universo.

Resultados obtenidos utilizando el detector FASERnu en el Gran Colisionador de Hadrones, han sido mostrados En la 57ª Conferencia Rencontres de Moriond sobre interacciones electrodébiles y teorías unificadas en Italia.

«Hemos descubierto neutrinos de una fuente completamente nueva, los colisionadores de partículas, donde tienes dos haces de partículas que chocan entre sí a una energía extremadamente alta». dice el físico de partículas Jonathan Feng de la Universidad de California, Irvine.

Los neutrinos se encuentran entre las partículas subatómicas más abundantes del universo, solo superadas por los fotones. Pero no tienen carga eléctrica, su masa es cercana a cero y apenas interactúan con otras partículas que encuentran. Cientos de miles de millones de neutrinos fluyen a través de tu cuerpo en este momento.

Los neutrinos se producen en condiciones energéticas, como la fusión nuclear que ocurre dentro de las estrellas o las explosiones de supernovas. Y aunque es posible que no los notemos a diario, los físicos creen que su masa, por pequeña que sea, puede afectar la gravedad del universo (aunque los neutrinos se han identificado en gran medida). Rebota como materia oscura).

Aunque su interacción con la materia es insignificante, no es del todo inexistente; De vez en cuando, un neutrino cósmico choca con otra partícula, lo que da como resultado un estallido de luz muy tenue.

Detectores subterráneos, aislados de otras fuentes de radiación, pueden detectar estas explosiones. cubo de hielo en la Antártida, Súper Kamiokande en Japón y mini bollo Fermilab en Illinois tiene tres reactivos de este tipo.

Sin embargo, los físicos han buscado durante mucho tiempo producir neutrinos en colisionadores de partículas porque las altas energías utilizadas no se han estudiado tan bien como los neutrinos de baja energía.

«Pueden hablarnos sobre el espacio profundo de formas que de otro modo no podríamos aprender», dice el físico de partículas Jamie Boyd del CERN. «Estos neutrinos de alta energía en el LHC son importantes para comprender observaciones realmente emocionantes en astrofísica de partículas».

FASERnu es un archivo detector de emulsión Consiste en alternar placas de tungsteno de un milímetro de espesor con capas de película de emulsión. Se eligió el tungsteno por su alta densidad, lo que aumenta la probabilidad de interacciones de neutrinos; El detector consta de 730 películas de emulsión con una masa total de tungsteno de aproximadamente 1 tonelada.

Durante los experimentos de partículas en el LHC, los neutrinos pueden chocar con los núcleos de las láminas de tungsteno, produciendo partículas que dejan rastros en las capas de emulsión, de forma muy parecida a como la radiación ionizante deja rastros en sala de nubes.

Al igual que las películas fotográficas, estos paneles deben desarrollarse antes de que los físicos puedan analizar las trayectorias de las partículas para ver qué las produjo.

Seis candidatos a neutrinos han sido identificados y publicados nuevamente en 2021. Ahora, los investigadores han confirmado su descubrimiento, utilizando datos de la tercera ronda del LHC actualizado que comenzó el año pasado, con un nivel de significancia de 16 sigma.

Esto significa que la probabilidad de producir las señales por azar es tan baja que es nula; El nivel de significación de 5 sigma es suficiente para calificar como un descubrimiento en física de partículas.

El equipo de FASER todavía está trabajando arduamente para analizar los datos recopilados por el detector, y parece probable que sigan más detecciones de neutrinos. Se espera que continúe la tercera carrera del LHC Hasta 2026Recopilación y análisis continuo de datos.

En 2021, el físico David Casper de la Universidad de California, Irvine, predice que la carrera producirá alrededor de 10 000 interacciones de neutrinos, lo que significa que apenas hemos arañado la superficie de lo que FASERnu tiene para ofrecer.

«Los neutrinos son las únicas partículas conocidas que los experimentos mucho más grandes en el Gran Colisionador de Hadrones no pueden detectar directamente». Él diceEntonces, la observación exitosa de FASER significa que finalmente se está explotando todo el potencial físico del colisionador.

Los resultados del equipo Presentado en el 57º Congreso Rencontres de Moriond Electroweak Interactions and Unified Theories.