Físicos detectan signos de neutrinos en el Gran Colisionador de Hadrones
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Físicos detectan signos de neutrinos en el Gran Colisionador de Hadrones
Un equipo internacional de investigadores de la Forward Search Experiment (FASER), y conducidos por físicos de la University of California, Irvine (UCI), han hecho “primera detección de candidatos a neutrinos” producidos por el Gran Colisionador de Hadrones en el CERN en Suiza.
En una noticia difundido hoy en la revista Physical Review D, los expertos explican cómo observaron seis interacciones de neutrinos durante una ejecución piloto de un detector de emulsión pequeño instalado en el LHC (Large Hadron Collider) en 2018.
Jonathan Feng, maestro distinguido de física y astronomía de la UCI colíder de la cooperacion FASER y coautor de el estudio, manifestó en una declaración:
“Anteriormente de este plan, jamás se había observado ningún signo de neutrinos en un colisionador de partículas. Este avance relevante es un paso hacia el desarrollo de una comprensión más profunda de estas escurridizas partículas y el papel que ejercen en el cosmos”.
Feng manifestó que el hallazgo hecho durante el piloto le dio a su equipo dos piezas de información cruciales.
Feng añadió:
“Primero, verificó que la posición adelante del punto de interacción ATLAS en el LHC es la situación correcta para localizar neutrinos colisionadores. En segundo sitio, nuestros esfuerzos demostraron la eficacia de utilizar un detector de emulsión para ver esta clase de interacciones de neutrinos”.
El aparato piloto se encontraba compuesto por placas de plomo y tungsteno alternadas con capas de emulsión. a lo largo de los choques de partículas en el LHC, varios de los neutrinos producidos chocan contra los núcleos de los metales densos, creando partículas que viajan por medio de las capas de emulsión y crean señales que son visibles mas tarde del procesamiento. Estos grabados proporcionan indicios sobre las energías de las partículas (tau, muón o electrón) y si son neutrinos o antineutrinos.
El detector de partículas FASER que recibió la aprobación del CERN para su instalación en el Gran Colisionador de Hadrones en 2019 se ha mejorado hace poco con un aparato para localizar neutrinos. El equipo de FASER guiado por la UCI usó un detector más pequeño del mismo tipo en 2018 para realizar las primeras observaciones de las elusivas partículas generadas en un colisionador. El reciente aparato podrá localizar miles de interacciones de neutrinos durante los próximos tres años, dicen los expertos. Crédito: CERN
Parecido a la imagen antigua
Según Feng, la emulsión funciona de forma parecida a la imagen 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 desvelan como patrones cuando se muestra la película. Los expertos de FASER además pudieron ver las interacciones de los neutrinos mas tarde de suprimir y desarrollar las capas de emulsión del detector.
Feng añadió:
“Habiendo verificado la efectividad del enfoque del detector de emulsión para ver las interacciones de los neutrinos producidos en un colisionador de partículas, el equipo de FASER actualmente está preparando una nueva serie de ensayos con un aparato completo que es mucho más grande y significativamente más sensible”.
Desde 2019, él y sus colegas se han estado preparando para hacer un experimento con instrumentos FASER para investigar la materia oscura en el LHC. Esperan localizar fotones oscuros, lo que les daría a los expertos un primer vistazo de cómo la materia oscura interactúa con los átomos normales y la otra materia en el cosmos por medio de fuerzas no gravitacionales.
FASER y neutrinos, una nueva era de descubrimientos
El experimento FASER está situado a 480 metros del punto de interacción ATLAS en el Gran Colisionador de Hadrones. Según Jonathan Feng, maestro distinguido de física y astronomía de la UCI y colíder de la cooperacion FASER, esta es una buena ubicación para localizar neutrinos que resultan de colisiones de partículas en la instalación. Crédito: CERN
Con el éxito de su trabajo con neutrinos en los últimos años, el equipo de FASER, que consta de 76 físicos de 21 instituciones en nueve naciones, está combinando un reciente detector de emulsión con el artilugio FASER. Entretanto que el detector piloto pesaba en torno de 64 libras, el aparato FASERnu pesará más de 2.400 libras y será mucho más reactivo y capaz de diferenciar entre variedades de neutrinos.
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David Casper, coautor del plan además de líder y maestro relacionado de física y astronomía en la UCI, manifestó en una declaración:
“Dada la potencia de nuestro reciente detector y su situación privilegiada en el CERN, esperamos poder registrar más de 10.000 interacciones de neutrinos en la cercana ejecución del LHC, a partir de 2022. Detectaremos los neutrinos de mayor energía que nunca se hayan producido a partir de una fuente creada por el hombre”.
Lo que hace único a FASERnu, manifestó, es que mientras diferentes ensayos han podido diferenciar entre uno o dos tipos de neutrinos, podrá ver los tres tipos más sus contrapartes antineutrinos. Casper manifestó que solo hubo en torno de 10 observaciones de neutrinos tau en toda la historia de la sociedad, pero que espera que su equipo pueda duplicar o triplicar ese número en los próximos tres años.
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