El cerco para saber si existe una partícula neutrino fantasma, que explicaría la forma en que existe el Universo y los seres humanos, se está estrechando gracias a dos experimentos combinados
Justin Evans, profesor de física de partículas en la Universidad de Manchester e integrante en una de los experimentos en desarrollo en este ámbito, opina que el elusivo neutrino 'estéril', si se demuestra que existe, tiene el potencial para desbloquear los grandes misterios de nuestro universo, e incluso podría explicar por qué existimos como lo hacemos. Los investigadores creen que la identificación de esta nueva partícula sería aún más significativa que localizar la originalmente llamada 'partícula de Dios', el bosón de Higgs.
Como parte de una colaboración internacional, Evans ha sido el Coordinador de Física en el experimento MINOS, lidernado el programa de física del experimento. También coordinó la investigación con otro programa llamado Daya Bay.
El experimento MINOS utiliza un haz intenso de neutrinos muón que viaja a 735 kilçometros desde el Laboratorio del Acelerador Nacional Fermi (Fermilab) en Chicago hasta el Laboratorio Subterráneo Soudan en el norte de Minnesota. MINOS ha realizado mediciones pioneras en el mundo para estudiar cómo estos neutrinos desaparecen a medida que viajan entre los dos detectores.
El experimento Daya Bay mira antineutrinos electrónicos procedentes de una planta de energía nuclear en la provincia de Guangdong de China. El proyecto de Daya Bay midió, por primera vez, uno de los parámetros que rigen las oscilaciones de neutrinos.
Los resultados conjuntos de estos dos experimentos han reducido significativamente el espacio de escondite para encontrar un neutrino estéril, lo que anima a los investigadores a continuar su caza.
"Encontrar un neutrino estéril sería un descubrimiento aún más grande que la búsqueda del bosón de Higgs --explicó Evans--. "El bosón de Higgs era una predicción del modelo estándar de la física de partículas - un sistema que intenta describir las fuerzas, los componentes y las reacciones de las partículas fundamentales que componen la materia - y por lo tanto su descubrimiento, aunque trascendental, no fue una sorpresa".
"El neutrino estéril podría explicar el enigma de por qué el neutrino es mucho más ligero - en órdenes de magnitud - que cualquier otra partícula masiva. Podría ayudar a explicar por qué el universo contiene más materia que antimateria, es decir, ayuda a explicar por qué existimos como lo hacemos. Y, si el neutrino estéril es lo suficientemente pesado, podría incluso ser parte de la solución para el rompecabezas de la materia oscura".
La posibilidad de hacer esta medición innovadora con MINOS es una idea original de Evans - y ahora, junto con el co-investigador estudiante de doctorado de Manchester Ashley Timmons -, este trabajo hito ha sido reconocido y publicado en la prestigiosa revista Physical Review Letters.
Los investigadores de la Universidad de Manchester están encantados de haber alcanzado esta etapa de su análisis, ya que creen que les pone en el umbral de encontrar finalmente el neutrino estéril.
Evans ha añadido: "Cuando me preguntan cuánto tiempo falta hasta que descubramos el neutrino estéril, me veo tentado a responde ¿cuánto mide un pedazo de cuerda? Sin embargo, estos nuevos resultados realmente han reducido la región en la que el neutrino estéril todavía podría estar escondido, y tenemos muchos más datos Minos y Daya Bay espera de ser analizados; debemos ser capaces de hacer una declaración aún más definitivo en el próximo par de años".
"Por otra parte, en la Universidad de Manchester somos parte de un nuevo proyecto llamado el experimento MicroBooNE - que también se basa en el Fermilab - dedicado a la búsqueda de neutrinos estériles. Esto realmente puede centrarse en los próximos años en esa pequeña región que queda y, o bien encuentra el neutrino estéril o descarta su existencia por completo".
"Espero que en cinco años a partir de ahora vamos a tener una respuesta firme de la existencia de estos ligeros neutrinos estériles, pero siempre es difícil hacer predicciones sobre el futuro."
Los neutrinos sólo interactúan con la materia a través de la más débil de las fuerzas, la fuerza nuclear débil y la gravedad, sin embargo, juegan un papel crítico en una increíble variedad de fenómenos. Ellos influyeron en la formación de los inicios del universo y esta puede ser la razón de porqué la materia dominó sobre la antimateria poco después del Big Bang.
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