Los físicos de la Universidad de Cincinnati, como parte de un equipo de investigación internacional, están planteando dudas sobre la existencia de una partícula subatómica exótica que no pudo aparecer en los experimentos con gemelos.
El profesor asociado de la Facultad de Artes y Ciencias de la UC Alexandre Sousa y el profesor asistente Adam Aurisano participaron en un experimento en el Laboratorio del Acelerador Nacional Fermi en busca de neutrinos estériles, un supuesto cuarto "sabor" de neutrino que se uniría a las filas del muóntau y neutrinos electrónicos como partículas elementales que componen el universo conocido.
Encontrar un cuarto tipo de neutrino sería enorme, dijo Sousa. Redefiniría nuestra comprensión de las partículas elementales y sus interacciones en lo que se conoce como Modelo Estándar.
Los investigadores en dos experimentos llamados Daya Bay y MINOS + colaboraron en proyectos complementarios en un esfuerzo intenso para encontrar neutrinos estériles utilizando algunas de las herramientas más avanzadas y precisas del mundo.
"Al parecer, no vemos ninguna evidencia de ellos", dijo Aurisano.
El estudio fue publicado en la revista Cartas de revisión física y apareció en Physics Magazine, publicado por la American Physical Society.
"Es un resultado importante para la física de partículas", dijo Sousa. "Proporciona una respuesta casi definitiva a una pregunta que ha estado pendiente durante más de 20 años".
La investigación se basa en estudios previos que ofrecían tentadoras posibilidades para encontrar neutrinos estériles. Pero los nuevos resultados sugieren que los neutrinos estériles podrían no haber sido responsables de las anomalías que los investigadores observaron previamente, dijo Aurisano.
"Nuestros resultados son incompatibles con la interpretación de neutrinos estériles de las anomalías", dijo. "Así que estos experimentos eliminan una posibilidad, la posibilidad principal, de que las oscilaciones en neutrinos estériles expliquen únicamente estas anomalías".
Los neutrinos son minúsculos, tan minúsculos que no se pueden descomponer en algo más pequeño. Son tan pequeños que atraviesan prácticamente todo montañas, bóvedas de plomo, usted billones por segundo a prácticamente la velocidad de la luz.Son generados por las reacciones de fusión nuclear que alimentan al sol, desintegraciones radiactivas en reactores nucleares o en la corteza terrestre, y en laboratorios de aceleradores de partículas, entre otras fuentes.
Y a medida que viajan, a menudo pasan de un tipo tau, electrón, muón a otro o viceversa.
Pero los teóricos han sugerido que podría haber un cuarto neutrino que interactúa solo con la gravedad, lo que los hace mucho más difíciles de detectar que los otros tres que también interactúan con la materia a través de la fuerza nuclear débil.
El experimento Daya Bay está compuesto por ocho detectores dispuestos alrededor de seis reactores nucleares en las afueras de Hong Kong. MINOS + usa un acelerador de partículas en Illinois para disparar un haz de neutrinos a 456 millas a través de la curvatura de la Tierra hacia detectores que esperan en Minnesota.
"Todos hubiéramos estado absolutamente encantados de encontrar evidencia de neutrinos estériles, pero los datos que hemos recopilado hasta ahora no respaldan ningún tipo de oscilación de neutrinos estériles", dijo Pedro Ochoa-Ricoux, profesor asociado de la Universidad de California.Irvine.
Los investigadores esperaban ver que los neutrinos muónicos aparentemente se desvanecían en el aire cuando pasaban a neutrinos estériles. Pero eso no fue lo que sucedió.
"Esperábamos ver neutrinos muónicos oscilando a neutrinos estériles y desaparecer", dijo Aurisano.
A pesar de los hallazgos, Aurisano dijo que cree que los neutrinos estériles existen, al menos de alguna forma.
"Creo que es más probable que los neutrinos estériles existan a altas energías que no. Al principio del universo, uno esperaría que hubiera neutrinos estériles", dijo. "Sin ellos, es difícil explicar aspectos demasa de neutrinos. "
Pero Aurisano es escéptico acerca de encontrar neutrinos estériles ligeros que muchos teóricos esperaban que encontraran en los experimentos.
"Nuestro experimento no favorece a los neutrinos estériles ligeros o de menor masa", dijo.
Sousa dijo que parte de su investigación se truncó un poco por la pandemia global de COVID-19 cuando Fermilab cerró las operaciones del acelerador meses antes de lo esperado. Pero los investigadores continuaron usando supercomputadoras masivas para examinar los datos de los experimentos, incluso mientras trabajaban desde casa durante elcuarentena.
"Es una de las bendiciones de la física de altas energías", dijo Aurisano. "Fermilab tiene todos los datos en línea y la infraestructura informática está distribuida por todo el mundo. Por lo tanto, mientras tenga Internet, podrá acceder a todos los datos ytodas las facilidades computacionales para hacer los análisis. "
Aún así, Aurisano dijo que se necesita un poco de adaptación para trabajar desde casa.
"Era más fácil cuando tenía horas dedicadas en la oficina. A veces es un desafío trabajar desde casa", dijo.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Cincinnati . Original escrito por Michael Miller. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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