En la región de Daya Bay en China, a unos 55 kilómetros al noreste de Hong Kong, se está llevando a cabo un proyecto de investigación para estudiar partículas fantasmales y esquivas llamadas neutrinos. Hoy, la colaboración internacional de Daya Bay anuncia nuevos hallazgos sobre las mediciones de neutrinos, pavimentando elcamino a seguir para una mayor investigación de neutrinos, y confirmando que el experimento de neutrinos de Daya Bay sigue siendo uno para observar.
Los últimos hallazgos involucran mediciones que rastrean la forma en que los neutrinos cambian los tipos o sabores a medida que se mueven, una característica llamada oscilación de neutrinos. Al medir la oscilación de neutrinos, los investigadores pueden concentrarse en dos propiedades clave de neutrinos: su "ángulo de mezcla" y "masaterrible."
Las mediciones de estas propiedades por Daya Bay Collaboration son las más precisas hasta la fecha, una mejora de aproximadamente un factor de dos sobre las mediciones anteriores publicadas por la colaboración a principios de 2014. Los nuevos resultados se publicarán en Cartas de revisión física .
"Estamos tratando de medir un pequeño efecto con una precisión muy alta. Nuestro nuevo resultado es un hito importante que marca el comienzo de la era de la precisión de la física de neutrinos", dijo el físico Xin Qian del Laboratorio Nacional Brookhaven del Departamento de Energía de EE. UU.,que desempeña múltiples funciones en este proyecto internacional, desde la gestión hasta la ingeniería de detectores y el análisis de datos. La colaboración incluye más de 200 científicos de siete regiones y países.
Según los científicos, es importante medir el ángulo de mezcla y los parámetros de división de masa con la mayor precisión posible, porque el comportamiento de los neutrinos podría ser la clave para comprender la asimetría entre la materia y la antimateria en el universo. Esta asimetría, conocida como paridad de cargao violación de CP, explica por qué poco después del Big Bang, cuando la mayoría de la materia y la antimateria se aniquilaron entre sí, quedó algo para formar el universo que vemos hoy.
El neutrino fluctuante
El comportamiento de los neutrinos es diferente a cualquier otra partícula fundamental: parecen desaparecer, reaparecer y transformarse a medida que viajan, sin impedimentos, desde fuentes como el sol y otras estrellas, a través del espacio, los planetas e incluso nuestros propios cuerpos.
Los neutrinos vienen en tres sabores: electrón, muón y tau. Y a medida que un neutrino viaja, gracias a las fluctuaciones de la mecánica cuántica, oscila entre sabores. Es decir, una partícula que comienza como un neutrino electrónico podría en algún momento giraren un tau neutrino. Luego, en otro punto, se presentará más como lo hizo al principio. A medida que pasa el tiempo, estas transformaciones suceden una y otra vez, con la oscilación teniendo una amplitud y frecuencia particular, similar al sonido y las ondas de luz.
La amplitud de las oscilaciones de neutrinos proporciona a los científicos información sobre la velocidad a la que los neutrinos se transforman en diferentes sabores, conocidos como el ángulo de mezcla. La frecuencia de las oscilaciones proporciona información sobre la diferencia entre las masas, una propiedad conocida como división de masas.
La red de neutrinos
Para estudiar las oscilaciones de neutrinos, la Colaboración Daya Bay ha sumergido ocho detectores en tres grandes piscinas subterráneas de agua. Estos detectores se encuentran a diferentes distancias de los seis reactores del Grupo de Energía Nuclear General de China en Daya Bay. Como un subproducto de la generación de electricidad, los reactores emiten corrientes constantes de antineutrinos de electrones, que para los fines del experimento son esencialmente los mismos que los neutrinos de electrones. Los detectores recogen las transformaciones que ocurren cuando estos millones de billones de antineutrinos de electrones se alejan de su origen en los reactores.
Según los datos recopilados durante 217 días con seis de los detectores de Daya Bay y 404 días con los ocho detectores de Daya Bay, el equipo de investigación ha determinado el valor de un ángulo de mezcla específico, llamado theta13 pronunciado theta-one-tres, con una precisión dos veces mejor que los resultados anteriores. Se realizó una mejora similar en la precisión de la medición de la división de masa.
"Hemos podido recopilar tantos datos y hemos logrado este nivel de precisión gracias al rendimiento espectacular de nuestros detectores", dijo el físico Chao Zhang de Brookhaven Lab. Las mediciones respaldan el modelo de tres neutrinos, que describe a los físicosLa comprensión actual de la naturaleza de los neutrinos, y tendrá implicaciones de largo alcance para futuros experimentos con neutrinos, agregó.
La colaboración de Daya Bay continúa tomando datos. A finales de 2017 tendrá aproximadamente cuatro veces más datos para mejorar aún más la precisión tanto para el ángulo de mezcla de theta13 como para la división de masa correspondiente. Para entonces, los tres ángulos de mezcla y dosLas divisiones en masa pueden determinarse con precisiones comparables, mejores del tres por ciento, que son esenciales para futuros experimentos con neutrinos para medir las propiedades desconocidas restantes de los neutrinos evasivos.
La precisión sin precedentes del conjunto de datos permite muchos otros estudios: por ejemplo, el equipo está buscando evidencia de un posible neutrino "estéril", un tipo hipotético que puede mezclarse con los tres sabores de neutrinos conocidos. Si este neutrino estéril muestraEn los datos, los científicos deberán repensar el modelo de tres neutrinos. El equipo también está buscando una variedad de otras posibles desviaciones de las expectativas del Modelo Estándar, la teoría que los físicos usan para describir las interacciones de partículas.
"Al avanzar en nuestro conocimiento sobre los neutrinos, el experimento de Daya Bay ampliará nuestra comprensión de la física fundamental", dijo Zhang.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por DOE / Laboratorio Nacional Brookhaven . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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