En un esfuerzo por completar los espacios en blanco del Modelo estándar de física de partículas, la ciencia ha estado realizando una búsqueda diligente de una partícula hipotética conocida como el "neutrino estéril".
Ahora, con los últimos resultados de un detector de partículas heladas en el Polo Sur, los científicos están casi seguros de que no existe tal partícula.
Si se descubriera, el neutrino estéril se habría agregado al retrato de la familia de los neutrinos y ayudaría a explicar una serie de acertijos que sugieren la existencia de más de los tres sabores conocidos de los neutrinos. En última instancia, esa partícula también podría ayudar a resolver el misterio delorigen de la materia oscura y la asimetría de materia / antimateria en el universo.
Los neutrinos son partículas fantasmales casi sin masa y rara vez interactúan con la materia. Trillones de neutrinos atravesarán su cuerpo en el tiempo que lleva leer esta oración. Hay tres tipos conocidos de neutrinos: muón, electrón y tau. Sugerenciasde un posible cuarto tipo de neutrino provienen de varios experimentos. Conocido como el "neutrino estéril", la partícula hipotética no interactuaría en absoluto con la materia, excepto, posiblemente, a través de la gravedad.
Descubrir el neutrino estéril también arrojaría una llave al Modelo Estándar, que permite solo los tres tipos conocidos de neutrino. "Si arroja un cuarto neutrino, cambia todo", explica Francis Halzen, de la Universidad de Wisconsin-Profesor de física de Madison e investigador principal del Observatorio de Neutrinos IceCube, un detector masivo incrustado profundamente en el hielo debajo del Polo Sur. "Estéril significa que no interactúa con la materia misma, aunque puede interferir dramáticamente con la forma en que lo hacen los neutrinos convencionales."
La única forma de detectar un neutrino estéril es atraparlo en el acto de transformarlo en uno de los otros tipos. La presencia del neutrino estéril ha sido insinuada por varios experimentos, incluso en el Laboratorio Nacional de Los Alamos en la década de 1990y, más recientemente, en las instalaciones del reactor nuclear de Daya Bay cerca de Hong Kong. Pero la evidencia definitiva de la existencia de la partícula ha eludido hasta ahora a los científicos.
Ahora, en un estudio publicado en la revista Cartas de revisión física , los investigadores de IceCube pueden haber descartado en gran medida la noción de este cuarto tipo de neutrino. En dos análisis independientes de los datos del detector antártico masivo, cada uno con un valor de datos de un año o alrededor de 100,000 eventos de neutrinos, el sorprendenteno se encontró ninguna característica asociada con el neutrino estéril, dice Halzen.
Los análisis se realizaron utilizando los llamados neutrinos atmosféricos, neutrinos creados cuando los rayos cósmicos chocan contra partículas en la atmósfera superior de la Tierra. Los grupos concluyen que hay un 99 por ciento de certeza de que el neutrino estéril de masa eV insinuado por experimentos anteriores noexiste.
"Al igual que Elvis, la gente ve indicios del neutrino estéril en todas partes", dice Halzen. "Hubo esta colección de indicios, y los teóricos estaban convencidos de que existe".
Los grupos que realizaron los análisis registraron los cientos de miles de eventos de neutrinos que alcanzaron el detector IceCube después de atravesar la Tierra desde el cielo en el hemisferio norte. Debido a que solo los neutrinos pueden viajar a través del planeta sin obstáculos, la Tierra sirve como una pantalla efectiva, filtrandoEl IceCube consiste en 5.160 sensores de detección de luz congelados en hielo antártico cristalino a más de una milla debajo del Polo Sur. Los neutrinos se detectan cuando ocasionalmente chocan contra los núcleos, creando un muón y, posteriormente, una raya reveladora.de luz azul Cherenkov.
La búsqueda realizada por los equipos de IceCube examinó los eventos de neutrinos que ocurren en el rango de energía de 320 GeV a 20 TeV. En este rango, Halzen señala que los neutrinos estériles producirían una firma muy distintiva.
El atractivo de un cuarto tipo de neutrino es que ayudaría a cerrar una brecha en la teoría que predice que algunos neutrinos de un haz de un tipo de neutrino que emana de una fuente dada, ya sea un reactor nuclear, el sol o elatmósfera: cambiaría de un tipo de neutrino a otro a medida que viajan a un detector distante. También ayudaría a resolver otros enigmas cosmológicos como el desajuste entre la materia y la antimateria en el universo y el origen de la materia oscura.
"Este nuevo resultado destaca la versatilidad del Observatorio de Neutrinos IceCube", según Olga Botner, profesora de física y astronomía en la Universidad de Uppsala en Suecia y portavoz de la Colaboración IceCube ". No es solo un instrumento para la exploración deel universo violento pero permite estudios detallados de las propiedades de los propios neutrinos ".
Sin embargo, no detectar la elusiva partícula significa que la física permanece en la oscuridad sobre el origen de la pequeña masa de neutrinos, o por qué tienen masa en primer lugar, dice Halzen.
El informe se puede encontrar en línea en: http://arxiv.org/pdf/1605.01990.pdf
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Centro de Astrofísica de Partículas IceCube de Wisconsin WIPAC . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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