Los neutrinos son algunos de los bichos más abundantes, curiosos y evasivos en la física de partículas. Algunos de ellos han existido desde el Big Bang y, tal como has leído esto, billones de ellos han pasado por tu cuerpo (y hay más en camino). Pero a pesar de su ubicuidad, los neutrinos son notoriamente difíciles de estudiar precisamente porque ignorar casi todo hecho de otra cosa. Por lo tanto, no es sorprendente que pesar un neutrino no sea tan simple como pedirle cortésmente que se suba a una báscula.
Afortunadamente, los físicos de partículas son muy tenaces, incluidos los del Fermilab del Departamento de Energía de EE. UU., Y no están renunciando a su último safari de neutrinos: el experimento de Apariencia de neutrinos de electrones fuera del eje de NuMI, o NOvA. (Los científicos representan neutrinos con la letra griega nu, ov.) Es una caza muy pequeña para atrapar neutrinos sobre la marcha, y utiliza un equipo muy grande para hacer el trabajo. Y ya capturó sus primeros neutrinos, incluso antes de que su configuración esté completamente completa.
Creado al romper protones contra objetivos de grafito en las instalaciones de Fermilab a las afueras de Chicago, Illinois, los neutrinos resultantes se recogen y se disparan en un rayo a 500 millas al noroeste hasta el detector de NOvA en Ash River, Minnesota, ubicado a lo largo de la frontera con Canadá. Las primeras vigas se dispararon en septiembre de 2013, mientras que las instalaciones de Ash River todavía estaban en construcción.
"Que se hayan detectado los primeros neutrinos incluso antes de que se complete la instalación del detector de NOvA es un verdadero homenaje a todos los involucrados", dijo el físico de la Universidad de Minnesota Marvin Marshak, director del Laboratorio Ash River. "Este resultado inicial sugiere que la colaboración NOvA hará importantes contribuciones a nuestro conocimiento de estas partículas en un futuro no muy lejano".
Los rayos de Fermilab se disparan en intervalos de dos segundos, cada uno enviando miles de millones de neutrinos directamente hacia los detectores. El detector cercano en Fermilab confirma el "sabor" inicial de los neutrinos en el haz, y el detector lejano mucho más grande luego determina si los neutrinos han cambiado durante su viaje interestatal subterráneo de tres milisegundos.
Nuevamente, debido a que los neutrinos no interactúan fácilmente con partículas ordinarias, los haces pueden viajar fácilmente a través del suelo entre las instalaciones, a pesar de la curvatura de la Tierra. De hecho, el rayo, que comienza a 150 pies (45 metros) bajo tierra cerca de Chicago, finalmente pasa más de 6 millas (10 km) de profundidad durante su viaje.
Según un comunicado de prensa de Fermilab, los neutrinos “vienen en tres tipos, llamados sabores (electrones, muones o tau), y cambian entre ellos a medida que viajan. Los dos detectores del experimento NOvA se colocan tan separados para darles a los neutrinos el tiempo de oscilar de un sabor a otro mientras viajan a casi la velocidad de la luz. A pesar de que solo una fracción del detector más grande del experimento, llamado detector lejano, está completamente construido, lleno de centelleador y conectado con dispositivos electrónicos en este punto, el experimento ya lo ha utilizado para registrar señales de sus primeros neutrinos ".
Los bloques detectores de 50 pies (15 m) de altura están llenos de un centelleador líquido hecho de 95% de aceite mineral y 5% de hidrocarburo líquido llamado pseudocumeno, que es tóxico pero "imprescindible para el proceso de detección de neutrinos". La mezcla amplifica cualquier luz que la golpee, lo que permite detectar y medir más fácilmente los ataques de neutrinos. (Fuente)
"NOvA representa una nueva generación de experimentos con neutrinos", dijo el director de Fermilab, Nigel Lockyer. "Estamos orgullosos de alcanzar este importante hito en nuestro camino para aprender más sobre estas partículas fundamentales".
Después de completarse este verano, los detectores cercanos y lejanos de NOvA pesarán 300 y 14,000 toneladas, respectivamente.
El objetivo del experimento NOvA es capturar y medir con éxito las masas de los diferentes sabores de neutrinos y también determinar si los neutrinos son sus propias antipartículas (podrían ser las mismas, ya que carecen de carga específica). Al comparar las oscilaciones (es decir, el sabor Los científicos esperan determinar su jerarquía de masas y, en última instancia, descubrir por qué el Universo actualmente contiene mucha más materia que la antimateria.
Leer más: La detección de neutrinos podría ayudar a pintar una imagen completamente nueva del universo
Una vez que el experimento esté en pleno funcionamiento, los científicos esperan atrapar unos cuantos neutrinos preciosos todos los días, alrededor de 5.000 en total en el transcurso de sus seis años. Hasta entonces, al menos ahora tienen sus primeros pocos en los libros.
“Ver neutrinos en los primeros módulos del detector en Minnesota es un hito importante. Ahora podemos empezar a hacer física ".
- Rick Tesarek, físico de Fermilab
Obtenga más información sobre el desarrollo y la construcción del experimento NoVA a continuación:
(Crédito de video: Fermilab)
Obtenga más información sobre los objetivos de investigación de NOvA aquí.
Fuente: comunicado de prensa de Fermilab
La colaboración NOvA está compuesta por 208 científicos de 38 instituciones en los Estados Unidos, Brasil, la República Checa, Grecia, India, Rusia y el Reino Unido. El experimento recibe fondos del Departamento de Energía de EE. UU., La National Science Foundation y otras agencias de financiamiento.
