Detectan las primeras señales de neutrinos en un colisionador de partículas
Por primera vez se han detectado candidatos a neutrinos producidos por el Gran Colisionador de Hadrones en las instalaciones del CERN cerca de Ginebra, Suiza.
En un artículo publicado ahora en la revista
Physical Review D, los investigadores del equipo internacional Forward Search
Experiment, dirigido por físicos de la Universidad de California, Irvine,
describen cómo observaron seis interacciones de neutrinos durante una ejecución
piloto de un detector de emulsión compacto instalado en el LHC en 2018.
"Antes de este proyecto, nunca se había
visto ningún signo de neutrinos en un colisionador de partículas", dijo en
un comunicado el coautor Jonathan Feng, profesor distinguido de física y
astronomía de la UCI y colíder de la colaboración FASER. "Este avance
significativo es un paso hacia el desarrollo de una comprensión más profunda de
estas escurridizas partículas y el papel que desempeñan en el universo".
Junto a los fotones de luz, los neutrinos son las partículas elementales más
abundantes en el cosmos, y han sido captadas alcanzando la Tierra por
detectores específicos.
Dijo que el descubrimiento realizado durante
la prueba le dio a su equipo dos piezas de información cruciales.
"Primero, verificó que la posición adelante del punto de interacción ATLAS
en el LHC es la ubicación correcta para detectar neutrinos
colisionadores", dijo Feng. "En segundo lugar, nuestros esfuerzos
demostraron la eficacia de utilizar un detector de emulsión para observar este
tipo de interacciones de neutrinos".
El
instrumento piloto estaba compuesto por placas de plomo y tungsteno alternadas
con capas de emulsión. Durante las colisiones de partículas en el LHC, algunos
de los neutrinos producidos chocan contra los núcleos de los metales densos,
creando partículas que viajan a través de las capas de emulsión y crean marcas
que son visibles después del procesamiento.
Estos
grabados proporcionan pistas sobre las energías de las partículas, sus sabores
(tau, muón o electrón) y si son neutrinos o antineutrinos.
Prieras
señales de neutrinos en un colisionador de partículas
Según Feng, la emulsión funciona de manera
similar a la fotografía en la era anterior a las cámaras digitales. Cuando una
película de 35 milímetros se expone a la luz, los fotones dejan huellas que se
revelan como patrones cuando se revela la película. Los investigadores de FASER
también pudieron ver las interacciones de los neutrinos después de eliminar y
desarrollar las capas de emulsión del detector.
"Habiendo verificado la efectividad del
enfoque del detector de emulsión para observar las interacciones de los
neutrinos producidos en un colisionador de partículas, el equipo de FASER ahora
está preparando una nueva serie de experimentos con un instrumento completo que
es mucho más grande y significativamente más sensible", dijo Feng.
Desde 2019, él y sus colegas se han estado
preparando para realizar un experimento con instrumentos FASER para investigar
la materia oscura en el LHC. Esperan detectar fotones oscuros, lo que les daría
a los investigadores un primer vistazo de cómo la materia oscura interactúa con
los átomos normales y la otra materia del universo a través de fuerzas no
gravitacionales.
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