Buscando a ‘Mary’, la cuarta partícula de neutrino

 

Un físico de Illinois Tech y un laboratorio de Fermi están involucrados en el gran avance en la búsqueda de nuevos neutrinos en el universo.

Bryce Little John, profesor asociado de física, pasó más de un año en el Laboratorio del Acelerador Nacional Fermi en busca de evidencia fotográfica de la existencia del cuarto neutrino “María”.

Bryce Little John, profesor asociado de física en el Instituto de Tecnología de Illinois, es parte de un equipo de científicos internacionales que han refutado una teoría popular de que existe un cuarto neutrino “bebé”.

Los neutrinos, que se componen de tres “sabores” conocidos, son más pequeños que los átomos y son uno de los componentes básicos más comunes del universo. Durante décadas, los científicos han buscado explicaciones para las señales impredecibles de que los neutrinos transmiten olores entre el lugar donde se forman y el lugar donde se encuentran. Una teoría popular que explica este efecto es que hay un cuarto neutrino “bebé” que se parece más a un fantasma que los tres sabores conocidos. Los hallazgos de hoy de los experimentos de MicroBooNE, un poderoso detector de neutrinos construido en Permilab para comprender mejor las interacciones de los neutrinos, han desafiado fuertemente esta teoría.

“MicroBooNE es como una cámara digital gigante que captura imágenes digitales precisas en una escala milimétrica de interacciones entre neutrinos dentro de una cámara”, dice Littlejon. Utiliza sensores de luz especiales y más de 8.000 cables conectados para capturar la interacción entre neutrinos. LittleJun, que ha estado trabajando en el proyecto desde 2012, organizó la instalación de los sistemas electrónicos del detector que se utilizan para operar los cables y leer los datos del detector. Como presidente del grupo de agitación, también es responsable del grupo de análisis que recopiló los resultados recientemente informados.

Liturgon Research Group en Illinois Tech utilizó Inteligencia Artificial y Deep Machine Learning para procesar imágenes microBooNE y crear diagramas que describen las rutas y las identidades de las interacciones de neutrinos. Estas imágenes e instrumentos permiten a los investigadores distinguir entre electrones y fotones en imágenes de micrófonos, información crucial perdida en experimentos anteriores.

“Si fuera cierto que habíamos visto indicios de neutrinos estériles en experimentos anteriores, deberíamos haber visto algo nuevo y loco, pero hasta ahora no hemos visto nada nuevo y loco allí”, dice Littlejon. “O este nuevo neutrino puede no estar allí o se ve diferente de lo que la gente esperaba”.

Aunque no se ha encontrado evidencia de la existencia de un cuarto neutrino en los datos, todavía no explica las anomalías que aparecieron en experimentos previos en física de neutrinos. Los investigadores de Microbone realizarán análisis de seguimiento con datos adicionales que probarán varios tipos de física nueva más allá del modelo estándar, y el próximo año SBND e ICARUS comenzarán a trabajar en PremiLab para mejorar aún más la investigación de microbone.

“Sabemos que la nueva física debe existir en alguna parte o, por ejemplo, no vemos ninguna de estas pruebas que apunten a la existencia de materia oscura”, dice Little John. “Debe haber una conexión entre la materia oscura que vemos en el universo y los nuevos y extraños tipos de partículas que podemos producir en los laboratorios de física intensivos en energía de la Tierra”.

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