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¿Neutrinos “estériles”?

Indicios de una nueva partícula elemental

12.06.2018

CHICAGO (Uypress) – Expectativa y emoción existe entre investigadores del Fermilab de Chicago, que han detectado una cantidad de neutrinos de cierto tipo mucho mayor de la prevista, lo que podría conducir a una nueva partícula elemental.

 

Los físicos están tan emocionados como desconcertados con los últimos resultados de un experimento de neutrinos situado en Laboratorio Nacional de Aceleradores Fermi (Fermilab), cerca de Chicago, informó la revista Investigación y Ciencia.

El experimento MiniBooNE ha detectado una cantidad de neutrinos de cierto tipo mucho mayor que la prevista: un fenómeno cuya explicación más sencilla sería la existencia de neutrinos "estériles", una nueva partícula elemental aún más extraña y huidiza que los tres tipos de neutrinos ya conocidos. Además, los datos parecen confirmar una anomalía que ya fue observada hace décadas por otro experimento, cuya verificación fue precisamente lo que condujo a la construcción de MiniBooNE. 

El hecho de que la anomalía persista es fascinante, asegura Scott Dodelson, físico de la Universidad Carnegie Mellon. "Nos indicaría que realmente está pasando algo", añade Anže Slosar, del Laboratorio Nacional de Brookhaven. Qué podría estar pasando, sin embargo, es algo que por ahora nadie puede decir.

La existencia de un neutrino estéril revolucionaría la física desde las escalas más pequeñas hasta las más grandes. Por un lado, echaría abajo el modelo estándar de la física de partículas, la teoría que los físicos vienen usando desde los años setenta del pasado siglo para describir el mundo subatómico. Pero, además, también exigiría un nuevo modelo estándar en cosmología, sostiene Dodelson. "El modelo actual tiene otras grietas potenciales", añade. "La paradoja de los neutrinos podría guiarnos hacia un modelo nuevo y mejor".

Los neutrinos son partículas elementales de masa ínfima. Miles de millones de ellos atraviesan nuestro cuerpo cada segundo; sin embargo, muy rara vez interaccionan con la materia. Al propagarse, estas partículas "oscilan"; es decir, cambian constantemente de "sabor", palabra que designa a cada uno de los tres tipos conocidos de neutrino: el electrónico, el muónico y el tauónico. 

El experimento MiniBooNE dispara un haz de neutrinos muónicos hacia un gigantesco tanque lleno de aceite. En el camino, algunos de ellos deberían transformarse en neutrinos electrónicos, lo que ocurre a un ritmo determinado por las diferencias entre las masas que pueden asignarse a estas partículas. Los físicos pueden inferir cuántos neutrinos electrónicos han llegado al tanque, ya que, en las raras ocasiones en que estos interaccionan con las moléculas de aceite, se genera un destello de radiación característico. En sus 15 años de toma de datos, MiniBooNE ha registrado varios cientos de neutrinos electrónicos por encima de lo esperado.

La manera más simple de explicar ese número tan sorprendentemente elevado es suponer que, en el trayecto, algunos neutrinos muónicos se habrían transformado en un cuarto tipo de neutrino: uno hasta ahora desconocido y asociado a una escala de masas mayor. Dicho neutrino recibe el nombre de "estéril", ya que nunca interaccionaría con nada que no fuera otro neutrino. Después, algunos de esos neutrinos estériles se habrían convertido en neutrinos electrónicos. Y, dado que ahora la diferencia entre las masas asociadas a las respectivas partículas sería mayor que en el caso habitual, la teoría prescribe una tasa de oscilaciones más rápida y, como consecuencia, un mayor número de detecciones. 

Una respuesta más definitiva llegará de la mano de experimentos futuros. Entre ellos se encuentra uno llamado IsoDAR, propuesto por Conrad y muchos de sus colaboradores. En lugar de contar el número de neutrinos de un cierto sabor al final de un haz, este experimento observará cómo los neutrinos oscilan una y otra vez mientras viajan, lo que permitirá obtener una imagen más completa del fenómeno.

Vea el artículo completo de Investigación y Ciencia aquí

 




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