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Los físicos detectan neutrinos por primera vez con el Gran Colisionador de Hadrones

La detección representa un "avance significativo" y demuestra el valor de un futuro experimento

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El experimento FASER en el Gran Colisionador de Hadrones del CERN, en Suiza
El experimento FASER en el Gran Colisionador de Hadrones del CERN, en Suiza
Foto: CERN

La semana pasada, un equipo de físicos que trabajaba en el Gran Colisionador de Hadrones del CERN anunció su primera detección de neutrinos, que son algunas de las partículas más pequeñas y de interacción más débil que se haya demostrado que existen.

Los neutrinos son básicamente omnipresentes en el universo, pero solo en las condiciones adecuadas interactúan con la materia ordinaria. Billones de neutrinos pasan por tu cuerpo mientras lees esta frase. Pero para “ver” las partículas, los físicos tienen que construir detectores gigantes en condiciones extremadamente aisladas.

Los detectores de neutrinos han sido sumergidos bajo el hielo y en el lago más profundo del mundo, por ejemplo. Pero la detección más reciente, publicada en Physical Review D la semana pasada, cambia el guión, ya que es el primero en salir de un colisionador.

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“Antes de este proyecto, nunca se había visto ninguna señal de neutrinos en un colisionador de partículas”, dijo el coautor del estudio Jonathan Feng, físico de la Universidad de California en Irvine y colíder de la colaboración que gestionó el experimento, en un comunicado de prensa. “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”.

Las partículas fueron detectadas en una prueba piloto de un detector de emulsión llamado FASER, un experimento de física de partículas del Gran Colisionador de Hadrones. Los detectores de emulsión son una forma de buscar partículas superpequeñas, como la materia desconocida que constituye la materia oscura.

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El detector piloto FASER estaba hecho de placas alternas de plomo y tungsteno (101 y 120 de ellas, respectivamente), cada una de las cuales contenía un número correspondiente de películas en emulsión. Los neutrinos producidos por las reacciones en el Gran Colisionador de Hadrones se estrellan contra los núcleos de metales pesados ​​en FASER, dejando marcas de su presencia en las capas de emulsión.

Un trabajador de pie junto al experimento FASER en el CERN
Un trabajador de pie junto al experimento FASER en el CERN
Foto: CERN
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FASER es un precursor de FASERnu, un experimento futuro que será más reactivo y exigente que el piloto actual. Además de estudiar las interacciones de los neutrinos de alta energía, FASERnu también está diseñado para buscar nuevas partículas elementales débilmente acopladas y candidatas a materia oscura como los fotones oscuros.

“Teniendo en cuenta la potencia de nuestro nuevo detector y su ubicación privilegiada en el CERN, esperamos poder registrar más de 10.000 interacciones de neutrinos en la próxima ejecución del LHC, a partir de 2022”, dijo David Casper, también físico de la UC. Irvine, codirector de FASER y coautor del nuevo artículo, en el mismo comunicado. “Detectaremos los neutrinos de mayor energía que jamás se hayan producido a partir de una fuente creada por el hombre”.

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FASERnu se está instalando en el Gran Colisionador de Hadrones este año y comenzará su recopilación de datos el próximo año, coincidiendo con la tercera ejecución del colisionador. FASERnu también incluirá datos sobre el tipo de neutrinos que detecta y sus sabores. Para 2024, se documentarán muchas de las pequeñas partículas esquivas, y nuevos detalles sobre sus identidades.