El gran misterio de los neutrinos podría indicar la falta de partículas

En 1993, profundo Bajo tierra en el Laboratorio Nacional de Los Alamos en Nuevo México, algunos destellos de luz dentro de un tanque de aceite del tamaño de un autobús desencadenaron una historia de detectives que aún no ha llegado a su fin.

El Shining Liquid Neutrino Detector (LSND) buscaba explosiones de radiación generadas por neutrinos, la más ligera y elusiva de todas las partículas elementales conocidas. «Nos sorprendió mucho, eso es lo que vimos», dijo Bill Lewis, uno de los líderes del experimento.

El problema era que Vieron mucho. Los teóricos han planteado la hipótesis de que los neutrinos pueden oscilar entre especies mientras vuelan, una hipótesis que ha explicado varias observaciones astronómicas. LSND se propuso probar esta idea apuntando un rayo de neutrinos muónicos, uno de los tres tipos conocidos, hacia un tanque de petróleo, y contando cuántos neutrinos electrónicos llegaron allí. Sin embargo, Lewis y su equipo detectaron muchos más neutrinos electrónicos que llegaban al tanque de lo que había predicho la simple teoría de las oscilaciones de neutrinos.

Desde entonces, se han construido decenas de experimentos con neutrinos, cada uno mayor que el anterior. En las montañas, las cuevas mineras abandonadas y el hielo bajo la Antártida, los físicos han construido catedrales para estas conocidas partículas resbaladizas. Pero a medida que estos experimentos examinaron los neutrinos desde todos los ángulos, continuaron produciendo imágenes contradictorias de cómo se comportan las partículas. «La trama se está volviendo más espesa», dijo Lewis.

«Es una historia muy confusa», dijo. «Yo lo llamo el Jardín de Senderos Bifurcados», dijo. Carlos Argoles Delgado, físico de neutrinos de la Universidad de Harvard. En el cuento de 1941 de Jorge Luis Borges sobre este título, el tiempo se ramifica en un número infinito de futuros posibles. Con los neutrinos, los resultados contradictorios han llevado a los teóricos por una variedad de caminos, sin estar seguros de en qué datos confiar y cuáles podrían desviarlos. “Como cualquier historia de detectives, a veces ves pistas y te arroja en la dirección equivocada”, dijo Argüelles-Delgado.

En 1993, el detector de neutrinos líquidos brillantes del Laboratorio Nacional de Los Alamos reveló una gran cantidad de descubrimientos de neutrinos. Rick Bolton, el ingeniero, aparece arrodillado entre los tubos fotomultiplicadores que detectarán la luz de las interacciones de los neutrinos dentro del tanque una vez que esté lleno de aceite mineral.Cortesía del Laboratorio Nacional de Los Alamos

La explicación más simple para la anomalía LSND fue la presencia de un nuevo cuarto tipo de neutrino, llamado neutrino estéril, que mezcla todos los neutrinos de acuerdo con nuevas reglas. Los neutrinos estériles permitirían que los neutrinos muónicos oscilen más fácilmente en los neutrinos electrónicos a una corta distancia del tanque de petróleo.

READ  Los científicos han encontrado una forma de conectarse con personas que duermen y sueñan

Pero con el tiempo, el neutrino estéril no coincidió con los resultados de otros experimentos. “Teníamos nuestra teoría del héroe, pero el problema es que ha fracasado estrepitosamente en otros lugares”, dijo Argüelles Delgado. «Estábamos en lo profundo del bosque y necesitábamos salir».

Los físicos tuvieron que reconsiderar sus pasos, repensar más allá de la confusión de pistas y la mitad de los resultados. En los últimos años, han presentado teorías nuevas y más complejas de los neutrinos estériles, pero de ser ciertas, revolucionarían por completo la física, resolviendo aberraciones en los datos de oscilación de neutrinos y otros misterios físicos clave al mismo tiempo. Como mínimo, los nuevos modelos postulan la presencia de neutrinos pesados ​​adicionales que podrían explicar la materia oscura, objetos invisibles que oscurecen galaxias que parecen ser cuatro veces más abundantes que la materia regular.

en la actualidad, Cuatro análisis publicados ayer por el Experimento MicroBooNE En el Laboratorio del Acelerador Nacional Fermi cerca de Chicago y Otro estudio reciente del detector IceCube En el Polo Sur, ambos sugieren que las teorías de neutrinos más complejas pueden estar en el camino correcto, aunque el futuro aún está lejos de ser claro.

«Siento que hay algo en el aire», dijo Argüelles-Delgado. «Es un entorno muy tenso que señala el descubrimiento».

tratamiento desesperado

Cuando Wolfgang Pauli planteó la hipótesis de la existencia del neutrino en 1930 para explicar dónde desaparece la energía durante la desintegración radiactiva, lo llamó una «cura desesperada». Su estructura teórica no tenía masa ni carga eléctrica, lo que le hizo dudar de que el experimento pudiera detectarla alguna vez. «Es algo que ningún teórico debería hacer», escribió en sus memorias en ese momento. Pero en 1956, en un experimento similar al LSND, Había un neutrino.

READ  Diabetes tipo 2: tres síntomas 'más comunes'

La victoria se convirtió rápidamente en confusión cuando los físicos descubrieron neutrinos del Sol, una fuente natural de partículas, y encontraron menos de la mitad del número predicho por los modelos teóricos de las interacciones nucleares de las estrellas. En la década de 1990, estaba claro que los neutrinos se comportaban de manera extraña. Los neutrinos solares no solo han desaparecido misteriosamente, sino que los neutrinos que caen sobre la Tierra también han desaparecido cuando los rayos cósmicos chocan con la atmósfera superior.

Deja una respuesta

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *