Los investigadores de la UTA lideran un equipo internacional que desarrolla un nuevo dispositivo que podría permitir a los físicos dar el siguiente paso hacia una mayor comprensión del neutrino, una partícula subatómica que puede ofrecer una respuesta al misterio persistente del desequilibrio de materia-antimateria del universo.
La física nos dice que la materia se crea al lado de la antimateria. Pero si la materia y la antimateria se producen por igual, entonces toda la materia creada en el universo primitivo debería haber sido cancelada por cantidades iguales de antimateria, eliminando la existencia misma instantáneamente.Y no existiríamos.
Para explicar esta asimetría, algunos físicos de partículas afirman que la pequeña partícula subatómica, el neutrino y su partícula antimateria, el antineutrino, son de hecho la misma partícula. Esto podría explicar el exceso general de materia en el universo como un todo- y por qué estamos aquí.
los investigadores de UTA ahora están aprovechando una técnica de bioquímica que utiliza fluorescencia para detectar iones para identificar el producto de una desintegración radiactiva llamada desintegración doble beta sin neutrinos que demostraría que el neutrino es su propia antipartícula.
La desintegración radioactiva es la descomposición de un núcleo atómico que libera energía y materia del núcleo. La desintegración beta doble ordinaria es un modo inusual de radiactividad en el que un núcleo emite dos electrones y dos antineutrinos al mismo tiempo. Sin embargo, si los neutrinos ylos antineutrinos son idénticos, entonces los dos antineutrinos pueden, en efecto, cancelarse entre sí, lo que resulta en una desintegración sin neutrinos, con toda la energía dada a los dos electrones.
Para encontrar esta desintegración doble beta sin neutrinos, los científicos están observando un evento muy raro que ocurre aproximadamente una vez al año, cuando un átomo de xenón se desintegra y se convierte en bario. Si se produce una desintegración doble beta sin neutrinos, es de esperarencontrar un ion de bario en coincidencia con dos electrones de la energía total correcta. El nuevo detector propuesto por los investigadores de la UTA permitiría identificar precisamente este único ion de bario que acompaña a los pares de electrones creados dentro de grandes cantidades de gas xenón.
"Si observamos incluso uno de esos eventos, sería un descubrimiento profundo en física de partículas, a la par con el descubrimiento del bosón de Higgs", dijo Ben Jones, profesor asistente de física de la UTA, que lidera esta investigación para el estadounidenserama del Experimento Neutrino con Xenon TPC - Cámara de Proyección de Tiempo o programa NEXT, que busca la desintegración doble beta sin neutrinos. Otros investigadores de la UTA también colaboraron en el experimento ATLAS, que condujo al descubrimiento del bosón de Higgs, ganador del Premio Nobel, en 2012..
Los investigadores, que publicaron su descubrimiento el lunes en Cartas de revisión física , han demostrado la efectividad de su técnica a pequeña escala y ahora planean usar el dispositivo en un detector a gran escala, que imaginan como una cámara que contiene una tonelada de gas de xenón purificado a alta presión.
David Nygren, Profesor Distinguido Presidencial de Física de la UTA y miembro de la Academia Nacional de Ciencias, tuvo la idea de mirar la fluorescencia cuando se dio cuenta de cómo los neurocientíficos usan la técnica para observar los iones de calcio que saltan de una neurona a otra en el cerebro.
"Me di cuenta de que el calcio y el bario no son tan diferentes, por lo que quizás podríamos usar la misma técnica para buscar la desintegración doble beta sin neutrinos", dijo Nygren.
La investigación inicial con el estudiante graduado de UTA Austin McDonald identificó un compuesto químico llamado FLUO-3 que no solo funciona con iones de calcio sino que también es sensible al bario. A partir de ahí, el equipo ideó un dispositivo que podría revelar iones de bario en un gran volumen dexenón gaseoso, que se demostró en el artículo publicado.
"La belleza de esta investigación es que reúne a físicos y químicos en la generación de nuevas soluciones creativas para permitir descubrimientos en física fundamental", dijo el presidente de física de UTA, Alex Weiss. "Este trabajo demuestra claramente la capacidad de los estudiantes y profesores de UTA paralidera el camino en proyectos internacionales de física y representa un ejemplo importante de la investigación de clase mundial habilitada por el enfoque de UTA en el descubrimiento basado en datos ".
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Materiales proporcionado por Universidad de Texas en Arlington . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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