Los físicos han descubierto signos de neutrinos en el Gran Colisionador de Hadrones

El equipo del Experimento de Búsqueda Avanzada Internacional, dirigido por físicos de la Universidad de California, Irvine, ha realizado el primer descubrimiento de candidatos a neutrinos producidos por el Gran Colisionador de Hadrones en el CERN, cerca de Ginebra, Suiza.

En un artículo publicado hoy en la revista Descripción física D:Los investigadores describen cómo observaron seis interacciones de neutrinos durante el trabajo experimental de un detector de emulsión compacto instalado en el LHC en 2018.

«Antes de este proyecto, nunca había un signo de neutrinos en la colisión de partículas», dijo Jonathan Feng, coautor del profesor honorario de Física y Astronomía de la UCI, FASER. «Este paso significativo es un paso hacia el desarrollo de una comprensión más profunda del papel de estas partículas evasivas en el espacio».

Dijo que el descubrimiento realizado por el piloto proporcionó a su equipo dos importantes piezas de información.

«En primer lugar, confirmó que la posición frente al punto de interacción ATLAS en el LHC es el lugar correcto para detectar neutrinos en colisión», dijo Feng. «En segundo lugar, nuestros esfuerzos han demostrado la eficacia de utilizar un detector de emulsión para controlar este tipo de interacciones de neutrinos».

La herramienta piloto consistió en láminas de plomo tungsteno, que fueron reemplazadas por tiras de emulsión. En los LHC, algunos de los neutrones producidos por colisiones de partículas rompen núcleos metálicos densos, creando partículas que pasan a través de las capas de emulsión, creando trazas que son visibles después del procesamiento. Estos grabados dan indicios de la energía de las partículas, sus sabores, tau, muón o electrones, neutrino o antineutrino.

Según Feng, la emulsión funciona como la fotografía en la era pre-digital. Cuando la película de 35 mm se expone a la luz, los fotones dejan rastros que se revelan como patrones a medida que se procesa la película. Los investigadores de FASER también pudieron ver la interacción de neutrinos después de eliminar y desarrollar las capas de emulsión del detector.

«Probó la efectividad del enfoque del detector de emulsión para observar las interacciones de neutrinos que se producen trituradora de partículas«El equipo de FASER está preparando ahora un nuevo conjunto de experimentos con una herramienta completa que es mucho más grande y mucho más sensible», dijo Feng.

A partir de 2019, él y sus colegas experimentarán con herramientas FASER para estudiar la materia oscura en el LHC. Esperan encontrar fotones oscuros que les den a los investigadores una idea de cómo material oscuro interactúa con átomos ordinarios այլ otros materiales del universo a través de fuerzas no gravitacionales.

Con el éxito de su trabajo con neutrinos en los últimos años, el equipo de FASER, compuesto por 76 físicos de 21 instituciones en 9 países, reúne a nuevos emulsión detector con dispositivo FASER. Si bien el detector experimental pesaba alrededor de 64 libras, el instrumento FASERnu pesaría más de 2,400 libras, «sería mucho más reactivo, podría distinguir entre variedades de neutrinos».

«Dado el poder de nuestro nuevo detector, su posición de liderazgo en el CERN, esperamos poder registrar más de 10,000 interacciones de neutrinos durante el próximo lanzamiento del LHC, que comenzará en 2022», dijo el coautor David Casper, co -autor del proyecto FASER.: – Profesor Titular Asociado de Física y Astronomía en la UCI. «Descubriremos los neutrinos de mayor energía jamás producidos a partir de una fuente artificial».

Según él, FASERnu lo hace único en el sentido de que otros experimentos han podido distinguir uno o dos tipos de neutrinos, podrá observar los tres sabores, más sus antineutrinos. Casper dijo que solo ha habido alrededor de 10 observaciones de neutrinos Tau en la historia de la humanidad, pero espera que su equipo pueda duplicar o triplicar ese número en los próximos tres años.

«Esta es una conexión increíblemente buena con la tradición del Departamento de Física de la UCI», dijo Feng, «ya que continúa con el legado de Frederick Raines, el profesor fundador de la UCI que recibió el Premio Nobel de Física por su existencia». » descubierto por primera vez neutrinos»:

«En un tiempo récord, realizamos un experimento de clase mundial con muchas fuentes no tradicionales en el laboratorio de física de partículas líder en el mundo», dijo Casper. «Tenemos una enorme deuda de gratitud con la Fundación Heising-Simons, la Fundación Simons, así como con la Asociación de Promoción Científica de Japón y el CERN, por su generoso apoyo hacia nosotros».

Savannah Shivell և Jason Arakavan, UCI Ph.D. Los estudiantes de física y astronomía también contribuyeron al artículo.