En 1995, los físicos que trabajan en el Detector de neutrinos de centelleo líquido, o LSND, en el Laboratorio Nacional de Los Alamos encontraron algunos resultados curiosos.
El experimento, cuyo objetivo era investigar las oscilaciones entre los tres sabores diferentes del neutrino esquivo, vio evidencia de que podría haber al menos un sabor adicional de neutrino al acecho fuera de su alcance. En 2002, comenzó un experimento en Fermilab llamado MiniBooNErecogiendo datos para explorar esta anomalía, pero los resultados no fueron concluyentes: algunos datos parecían refutar la posibilidad de un cuarto neutrino, pero otros datos parecían indicar interacciones de partículas que no podían explicarse con los modelos convencionales de tres neutrinos.misterioso, el cuarto neutrino permaneció vivo.
"Es una pregunta que ha estado persistiendo primero con las anomalías de LSND y luego de MiniBooNE", dijo Bonnie Fleming, co-portavoz de un nuevo experimento de neutrinos en Fermilab llamado MicroBooNE. "Ahora hay una campaña mundial para abordar si estas líneas de base cortasoscilaciones y pistas de otros experimentos están indicando una nueva física ".
Los científicos de Fermilab y más de 45 instituciones de todo el mundo se han unido para diseñar un programa para atrapar a este hipotético neutrino en el acto. El programa, llamado programa Short-Baseline Neutrino SBN, utiliza un trío de detectoresposicionado a lo largo de uno de los haces de neutrinos de Fermilab. Aunque existen otros experimentos basados en fuentes y reactores en el mundo que buscan activamente un cuarto neutrino, también llamado neutrino estéril, SBN es el único programa que utiliza un acelerador de partículas para producir neutrinos y neutrinos múltiplesdetectores para esta búsqueda.
"Nadie más está haciendo un experimento como este", dijo Peter Wilson, coordinador del programa SBN. "No hay otros experimentos en esta escala de energía utilizando el concepto de un detector cercano y un detector lejano".
Determinar si hay más de tres sabores de neutrinos afectaría la forma en que los científicos interpretan los datos de experimentos como el Experimento de neutrinos subterráneos profundos planeado, que se espera que haga descubrimientos transformadores sobre los neutrinos, y quizás otros aspectos del universo, en el futuro.Sin embargo, el misterio de las anomalías observadas en LSND y MiniBooNE no será fácil. Debido a que el neutrino estéril no interactuaría a través de la fuerza nuclear débil como lo hacen los otros tres de ahí el nombre de "estéril", detectar esta partícula sería comopersiguiendo la sombra de un fantasma.
Comienza en el Fermilab Booster, donde los protones se aceleran a 8 GeV y se estrellan contra un objetivo, creando nuevas partículas. Las partículas cargadas se inclinan hacia adelante mediante un dispositivo de enfoque magnético en un túnel donde la mayoría se descompone para producir neutrinos muónicos. Los tres detectores- denominado Detector Cercano de Línea de Base Corta, o SBND, MicroBooNE e ICARUS - se extenderá a una distancia de 600 metros. SBND, a 100 metros del objetivo, tomará datos cerca de la fuente para reducir las incertidumbres sistemáticas midiendolas características iniciales del haz de neutrinos muón. Cuatrocientos metros más allá del sitio planificado para SBND es MicroBooNE, que ya está instalado. ICARUS se ubicará 110 metros después de MicroBooNE. ICARUS es un detector existente de un experimento anterior en el laboratorio italiano INFN enGran Sasso, que actualmente se está renovando en el CERN. Tendrá una cámara masiva con 760 toneladas de argón líquido para vencer las incertidumbres estadísticas en el experimento.
Los tres detectores son cámaras de proyección de tiempo, un tipo de detector que permite a los físicos analizar colisiones de partículas en tres dimensiones. Para estos TPC en particular, los científicos usan argón líquido porque su masa relativamente pesada asegura una mayor tasa de interacciones.
MicroBooNE recibió su último relleno de argón líquido en julio y recientemente comenzó a tomar datos. Los científicos esperan comenzar a construir edificios para ICARUS y SBND este otoño. En 2017, ICARUS será completamente restaurado y entregado a Fermilab. Los científicos esperanpara completar el edificio SBND ese mismo año.
Dado que los experimentadores no podrán detectar directamente el neutrino estéril, buscarán pistas en los rastros de partículas que los tres sabores de neutrinos conocidos dejan en el argón líquido después de interactuar. Si los experimentos, se espera que comiencen a funcionarEn 2018, vemos desviaciones en el patrón esperado de oscilación de neutrinos, los científicos sabrán que están en el camino correcto en su búsqueda de esta partícula fugitiva. De lo contrario, podrán poner fin al misterio del neutrino estéril.
"Si diseñamos un experimento lo suficientemente fuerte, que creo que tenemos, entonces una de dos cosas sucederá cuando comencemos a tomar datos", dijo David Schmitz, co-portavoz de SBND. "O descartaremos las sugerencias anteriores, o hacemos, francamente, el descubrimiento más emocionante en física de partículas en algún momento "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Fermi National Accelerator Laboratory Fermilab . Original escrito por Ali Sundermier. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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