Resumen: Los científicos del Short Baseline Near Detector (SBND) del Fermilab han detectado su primera interacción de neutrinos, un paso importante en la búsqueda de un hipotético cuarto tipo de neutrino.
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El descubrimiento de un nuevo tipo de neutrino ha supuesto un importante paso adelante. Los científicos que trabajan en el Detector cercano de línea de base corta (SBND) en el Laboratorio del Acelerador Nacional Fermi han detectado su primera interacción de neutrinos, lo que marca el comienzo de una nueva era en la investigación de la física de partículas.
Los neutrinos, a menudo llamados «partículas fantasma», se encuentran entre las partículas más misteriosas del universo. Vienen en tres tipos conocidos: electrones, muones y tau. Sin embargo, algunos experimentos han apuntado a la existencia de un cuarto tipo de existencia, que podría revolucionar nuestra comprensión del funcionamiento fundamental del universo.
porque es importante
El descubrimiento de un cuarto tipo de neutrino sacudirá los cimientos de la física de partículas, lo que requerirá una actualización del Modelo Estándar, la mejor teoría actual que describe las partículas y fuerzas fundamentales del universo. Este hallazgo tiene profundas implicaciones para nuestra comprensión de la materia oscura, la evolución del universo y potencialmente abre la puerta a nueva física más allá de nuestra comprensión actual.
SBND: Una década en proceso
El SBND es el resultado de casi una década de planificación, creación de prototipos y construcción por parte de un equipo internacional de 250 físicos e ingenieros de cinco países. Su objetivo principal es resolver un misterio de décadas de antigüedad en la física de partículas.
David Schmitz, coportavoz de la colaboración SBND y profesor asociado de física en la Universidad de Chicago, destacó la importancia de este momento: “No todos los días un detector ve sus primeros neutrinos. Hemos pasado años trabajando en este momento y estos primeros datos son un comienzo muy emocionante para nuestra exploración de nueva física.
Resolviendo el misterio de los neutrinos
Los neutrinos son difíciles de estudiar debido a sus débiles interacciones con otra materia. Cambian constantemente entre sus tres tipos conocidos, un fenómeno llamado oscilación. Los científicos han desarrollado modelos para estimar cuántos neutrinos de cada tipo deberían estar presentes a diferentes distancias de la fuente.
Sin embargo, algunos experimentos previos han observado anomalías que no cumplen con estas predicciones. Estas diferencias han llevado a los científicos a plantear la hipótesis de la existencia de un cuarto tipo de neutrino, a menudo llamado neutrino «estéril».
La científica de Firmlab, Annie Shawcroft, explicó las posibles implicaciones: “Esto podría significar que hay más de los tres sabores de neutrinos conocidos. A diferencia de los tres tipos conocidos de neutrinos, este nuevo tipo de neutrino no interactuará a través de la fuerza débil. La única manera de verlos es si el número de muones, electrones y neutrones tau no aumenta como debería.
Un enfoque único para la detección de neutrinos
El programa Short Baseline Neutrino (SBN) del Fermilab adopta un nuevo enfoque para investigar estas anomalías. Al utilizar tanto un detector cercano (SBND) como un detector lejano (ICARUS), el programa puede medir con precisión el haz de neutrinos en su fuente y el flujo potencial después de que haya ocurrido.
Esta configuración permite una comprensión más clara de la verdadera composición del haz de neutrinos, eliminando las suposiciones que tuvieron que hacer experimentos anteriores. «Comprender las anomalías observadas en experimentos anteriores ha sido un objetivo importante en este campo durante los últimos 25 años», dijo Schmitz. «Juntos, SBND e ICARUS tendrán una capacidad asombrosa para probar la existencia de estos nuevos neutrinos».
Más allá de la búsqueda de nuevos neutrinos
Si bien la detección de neutrinos cuaternarios es un objetivo principal, SBND tiene objetivos científicos adicionales. Su proximidad al haz de neutrinos significa que detectará un número extraordinario de interacciones de neutrinos: alrededor de 7.000 por día. Este extenso conjunto de datos permitirá a los investigadores estudiar las interacciones de neutrinos con una precisión sin precedentes.
Ornella Palamara, científica del Fermilab y coportavoz del SBND, destacó el amplio impacto de esta investigación: «Recopilaremos 10 veces más datos sobre cómo interactúan los neutrinos con el argón que todos los experimentos anteriores combinados. Por lo tanto, los análisis que hagamos también serán muy importante para DUNE (Experimento de neutrinos subterráneos profundos).
Descubrimientos inesperados y materia oscura
La posición única y las capacidades de SBND abren posibilidades para descubrimientos inesperados. Andrzej Szelc, coordinador de física del SBND y profesor de la Universidad de Edimburgo, destacó la posibilidad de encontrar evidencia de materia oscura: «Los teóricos han desarrollado todo un conjunto de modelos del sector oscuro de partículas oscuras ligeras que se originan en haces de neutrinos». poder Y el SBND podrá comprobar si estos modelos son correctos.
A medida que SBND continúe operando y recopilando datos en los próximos años, promete proporcionar información invaluable sobre la naturaleza de los neutrinos y potencialmente remodelar nuestra comprensión de las partículas y fuerzas fundamentales del universo.
Pregunta:
- ¿Cuál es el objetivo principal del detector cercano de línea de base corta (SBND)?
- ¿Cuántas interacciones de neutrinos espera detectar el SBND por día?
- Además de la búsqueda del cuarto neutrino, ¿qué otras contribuciones a la investigación puede aportar el SBND?
Clave de respuestas:
- Para encontrar evidencia de un cuarto tipo de neutrino
- Unos 7.000 contactos al día
- Investigación para medir con precisión las interacciones de la materia oscura o los neutrinos con el argón
