En una primicia científica, un equipo dirigido por físicos de la Universidad de California, Irvine, descubrió neutrinos creados por un colisionador de partículas. El descubrimiento promete profundizar la comprensión de los científicos sobre las partículas subatómicas, que se detectaron por primera vez en 1956 y juegan un papel clave en el proceso que hace que las estrellas se quemen.
El trabajo también podría arrojar luz sobre los neutrinos cósmicos que viajan largas distancias y chocan con la Tierra, proporcionando una ventana a partes distantes del universo.
Es el resultado más reciente del Experimento de Búsqueda Adelante, o FASER, un detector de partículas diseñado y construido por un grupo internacional de físicos e instalado en el CERN, el Consejo Europeo para la Investigación Nuclear en Ginebra, Suiza. Allí, FASER detecta partículas producidas por el Gran Colisionador de Hadrones del CERN.
«Hemos descubierto neutrinos de una fuente completamente nueva – colisiones de partículas – Donde tienes dos haces de partículas que chocan entre sí a una energía extremadamente alta, dijo Jonathan Feng, físico de partículas de la Universidad de California, Irvine y portavoz de FASER Collaboration, Jonathan Feng, quien inició el proyecto, que involucra a más de 80 investigadores en UCI y 21 instituciones colaboradoras.
Brian Petersen, físico de partículas del CERN, anunció los resultados el domingo en nombre de FASER en la conferencia Rencontres de Moriond Electroweak Interactions and Unified Theories en Italia.
Co-descubiertos hace casi 70 años por el fallecido físico de la UCI y ganador del Premio Nobel Frederick Renz, los neutrinos, dijo Jamie Boyd, son las partículas más abundantes en el universo y «fueron muy importantes para crear el modelo estándar de física de partículas». . Físico de partículas en el CERN y co-ponente de FASER. «Pero nunca se han detectado neutrinos producidos por un colisionador mediante un experimento».
Desde el trabajo pionero de Ren y otros como Hank Sobel, profesor de física y astronomía en UCLA, la mayoría de los neutrinos estudiados por los físicos han sido neutrinos de baja energía. Pero los neutrinos detectados por FASER son los de mayor energía jamás producidos en un laboratorio y son similares a los neutrinos que se encuentran cuando las partículas del espacio profundo disparan emocionantes lluvias de partículas a nuestra atmósfera.
«Pueden hablarnos sobre el espacio profundo de una manera que no podemos aprender de otra manera», dijo Boyd. «Estos neutrinos de alta energía en el LHC son importantes para comprender observaciones realmente emocionantes en astrofísica de partículas».
FASER en sí mismo es nuevo y único entre los experimentos de detección de partículas. A diferencia de otros detectores del CERN, como ATLAS, que tienen varios pisos de altura y pesan miles de toneladas, el FASER pesa aproximadamente una tonelada y cabe perfectamente dentro de un pequeño túnel lateral en el CERN. Solo tomó unos años diseñar y construir utilizando piezas de otras experiencias.
«Los neutrinos son las únicas partículas conocidas que experimentos mucho más grandes en el Gran Colisionador de Hadrones no han podido detectar directamente, por lo que la observación exitosa de FASER significa que finalmente se está aprovechando todo el potencial físico del LHC», dijo Dave Casper, físico experimental de la UCLA.
Además de los neutrinos, uno de los otros objetivos principales de FASER es ayudar a identificar las partículas que componen la materia oscura, que los físicos creen que comprende la mayor parte de la materia del universo, pero que nunca se ha observado directamente.
FASER aún tiene que encontrar signos de materia oscura, pero con el LHC a punto de comenzar una nueva ronda de colisiones de partículas en unos pocos meses, el detector permanece listo para registrar cualquier cosa que aparezca.
“Esperamos ver algunas señales emocionantes”, dijo Boyd.