Durante más de tres años, los científicos de la colaboración NOvA han estado observando partículas llamadas neutrinos a medida que oscilan de un tipo a otro a una distancia de 500 millas. Ahora, en un nuevo resultado presentado hoy en la conferencia Neutrino 2018 en Heidelberg,Alemania, la colaboración ha anunciado sus primeros resultados con antineutrinos, y ha visto una fuerte evidencia de que los antineutrinos muónicos oscilan en antineutrinos electrónicos a largas distancias, un fenómeno que nunca se ha observado de manera inequívoca.
NOvA, con sede en el Laboratorio Nacional de Aceleradores Fermi del Departamento de Energía de EE. UU., Es el experimento de neutrinos de línea de base más largo del mundo. Su propósito es descubrir más sobre los neutrinos, partículas fantasmales pero abundantes que viajan a través de la materia principalmente sin dejar rastro. El experimentoEl objetivo a largo plazo es buscar similitudes y diferencias en cómo los neutrinos y antineutrinos cambian de un tipo, en este caso, muón, a uno de los otros dos tipos, electrón o tau. Medición precisa de este cambio tanto en neutrinos como en antineutrinosy luego compararlos ayudará a los científicos a descubrir los secretos que estas partículas tienen sobre el funcionamiento del universo.
NOvA usa dos detectores de partículas grandes, uno más pequeño en Fermilab en Illinois y uno mucho más grande a 500 millas de distancia en el norte de Minnesota para estudiar un haz de partículas generadas por el complejo acelerador de Fermilab y enviadas a través de la Tierra, sin necesidad de túnel.
El nuevo resultado se extrae de la primera ejecución de NOvA con antineutrinos, la contraparte de la antimateria de los neutrinos. NOvA comenzó a estudiar los antineutrinos en febrero de 2017. Los aceleradores de Fermilab crean un haz de neutrinos muónicos o antineutrinos muónicos, y el detector lejano de NOvA está específicamente diseñado paraver esas partículas cambiando a neutrinos de electrones o antineutrinos de electrones en su viaje.
Si los antineutrinos no oscilaran del tipo muón al tipo de electrones, los científicos habrían esperado registrar solo cinco candidatos a antineutrinos de electrones en el detector lejano NOvA durante esta primera ejecución. Pero cuando analizaron los datos, encontraron 18, lo que proporciona una fuerte evidencia de quelos antineutrinos sufren esta oscilación.
"Los antineutrinos son más difíciles de hacer que los neutrinos, y es menos probable que interactúen en nuestro detector", dijo Peter Shanahan de Fermilab, co-portavoz de la colaboración NOvA. "Este primer conjunto de datos es una fracción de nuestro objetivo, peroEl número de eventos de oscilación que vemos es mucho mayor de lo que esperaríamos si los antineutrinos no oscilaran del tipo muón al electrón. Demuestra el impacto que el haz de partículas de alta potencia de Fermilab tiene en nuestra capacidad para estudiar neutrinos y antineutrinos ".
Aunque se sabe que los antineutrinos oscilan, el cambio a antineutrinos electrónicos a largas distancias aún no se ha observado definitivamente. El experimento T2K, ubicado en Japón, anunció que había observado indicios de este fenómeno en 2017. Las colaboraciones NOvA y T2K sontrabajando hacia un análisis combinado de sus datos en los próximos años.
"Con este primer resultado usando antineutrinos, NOvA ha pasado a la siguiente fase de su programa científico", dijo el Director Asociado de Física de Alta Energía en la Oficina de Ciencias del Departamento de Energía, Jim Siegrist. "Me complace ver esto importanteexperimento que continúa contándonos más sobre estas fascinantes partículas "
El nuevo resultado antineutrino de NOvA acompaña a una mejora en sus métodos de análisis, lo que lleva a una medición más precisa de sus datos de neutrinos. De 2014 a 2017, NOvA vio a 58 candidatos para interacciones de neutrinos muónicos en neutrinos electrónicos, y los científicos están utilizando estodatos para acercarnos a desentrañar algunos de los misterios más nudosos de estas escurridizas partículas.
La clave del programa científico de NOvA es comparar la velocidad a la que aparecen los neutrinos de electrones en el detector remoto con la velocidad a la que aparecen los antineutrinos de electrones. Una medición precisa de esas diferencias permitirá a NOvA lograr uno de sus principales objetivos científicos: determinar quéde los tres tipos de neutrinos es el más pesado y el más ligero.
Se ha demostrado que los neutrinos tienen masa, pero los científicos no han podido medir directamente esa masa. Sin embargo, con suficientes datos, pueden determinar las masas relativas de los tres, un rompecabezas llamado ordenamiento de masas. NOvA está trabajando pararespuesta definitiva a esta pregunta: los científicos en el experimento continuarán estudiando antineutrinos hasta 2019 y, en los años siguientes, eventualmente recolectarán cantidades iguales de datos de neutrinos y antineutrinos.
"Este primer conjunto de datos de antineutrinos es solo el comienzo de lo que promete ser una carrera emocionante", dijo la co-portavoz de NOvA, Tricia Vahle, de William & Mary. "Es temprano, pero NOvA ya nos está dando nuevas ideas sobrelos muchos misterios de los neutrinos y antineutrinos "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por DOE / Fermi National Accelerator Laboratory . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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