Vea También
 |
| El detector de partículas FASER que recibió la aprobación del CERN para ser instalado en el Gran Colisionador de Hadrones en 2019 ha sido recientemente ampliado con un instrumento para detectar neutrinos. El equipo de FASER, dirigido por la UCI, utilizó en 2018 un detector más pequeño del mismo tipo para realizar las primeras observaciones de las elusivas partículas generadas en un colisionador. El nuevo instrumento podrá detectar miles de interacciones de neutrinos en los próximos tres años, dicen los investigadores. Crédito: CERN |
En un artículo publicado hoy en la revista Physical Review D, los investigadores describen cómo observaron seis interacciones de neutrinos durante una prueba piloto de un detector de emulsión compacto instalado en el LHC en 2018.
"En primer lugar, se verificó que la posición delantera del punto de interacción ATLAS en el LHC es la ubicación correcta para detectar neutrinos del colisionador", dijo Feng.
"En segundo lugar, nuestros esfuerzos demostraron la eficacia de utilizar un detector de emulsión para observar este tipo de interacciones de neutrinos".
Los neutrinos son partículas elementales eléctricamente neutras, extremadamente ligeras y que rara vez interactúan con partículas de materia. Esto hace que sean difíciles de detectar, aunque son muy comunes; de hecho, hay miles de millones de neutrinos que atraviesan tu cuerpo ahora mismo. Por ello, a menudo se les describe como partículas fantasma.
Los neutrinos se producen en las estrellas, las supernovas, los cuásares, la desintegración radiactiva y los rayos cósmicos que interactúan con los átomos de la atmósfera terrestre. Durante mucho tiempo se pensó que los aceleradores de partículas como el LHC también deberían producirlos, pero sin los instrumentos adecuados se alejarían sin ser detectados.
 |
| El experimento FASER está situado a 480 metros del punto de interacción ATLAS en el Gran Colisionador de Hadrones. Según Jonathan Feng, catedrático distinguido de física y astronomía de la UCI y colíder de la colaboración FASER, se trata de una buena ubicación para detectar los neutrinos resultantes de las colisiones de partículas en la instalación. Crédito: CERN |
Y ahora ese "instrumento adecuado" ha sido instalado y probado. Durante una prueba piloto de un experimento llamado FASER, instalado en 2018, los científicos captaron seis interacciones de neutrinos.
"Antes de este proyecto, nunca se había visto ninguna señal de neutrinos en un colisionador de partículas", dice Jonathan Feng, coautor de un estudio que describe los resultados.
"Este importante avance es un paso hacia el desarrollo de una comprensión más profunda de estas elusivas partículas y del papel que desempeñan en el universo".
Situado a 480 m de distancia del lugar donde se producen las colisiones de partículas, el instrumento FASER funciona de forma parecida a la fotografía cinematográfica, afirma el equipo. El detector está formado por placas de plomo y tungsteno, separadas por capas de una emulsión. Algunos neutrinos chocan con los núcleos de los átomos de los metales densos, lo que genera otras partículas que atraviesan la emulsión. Las huellas que dejan pueden verse cuando las capas de la emulsión se "revelan" como una película. Y, efectivamente, en los datos se detectaron seis de estas marcas.
"Una vez verificada la eficacia del enfoque del detector de emulsión para observar las interacciones de los neutrinos producidos en un colisionador de partículas, el equipo de FASER está preparando ahora una nueva serie de experimentos con un instrumento completo mucho más grande y significativamente más sensible", dice Feng.
Esta versión completa, denominada FASERnu, pesará más de 1.090 kg (2.400 lb), frente a los 29 kg (64 lb) del piloto. Su mayor sensibilidad le permitirá no solo detectar neutrinos con mayor frecuencia, sino también diferenciar entre los tres "sabores" diferentes en los que se presentan, así como los antineutrinos.
"Dada la potencia de nuestro nuevo detector y su ubicación privilegiada en el CERN, esperamos poder registrar más de 10.000 interacciones de neutrinos en la próxima ejecución del LHC, que comenzará en 2022", afirma David Casper, coautor del estudio. "Detectaremos los neutrinos de mayor energía que jamás se hayan producido a partir de una fuente de origen humano".
Fuentes, créditos y eferencias:
Henso Abreu et al, First neutrino interaction candidates at the LHC, Physical Review D (2021). DOI: 10.1103/PhysRevD.104.L091101