Nueva detección de neutrinos sugiere la existencia de una partícula que pondría en riesgo el Modelo Estándar

Wikimedia Commons

Un equipo de científicos acaba de encontrar la evidencia más firme hasta la fecha de los polémicos neutrinos estériles, partículas misteriosas que atraviesan la materia sin interactuar con ella en absoluto.

Un antiguo experimento

En los años 90s el Liquid Scintillator Neutrino Detector (LSND), un experimento en el Laboratorio Nacional Los Álamos (Nuevo México), encontró una extraña anomalía durante sus experimentos con neutrinos; había muchas más de estas partículas de lo que debería ser posible.

Pero después de años de búsqueda, este resultado no pudo ser replicado, esto hizo imposible encontrar mayor evidencia más al respecto. Ahora, un experimento llamado MiniBooNE en el Laboratorio Nacional Fermilab parece apoyar los antiguos resultados. Los detalles fueron publicados en arXiv.

 

“Estos datos no se pueden encajar en el modelo estándar. Se requiere una nueva partícula (neutrinos estériles) o alguna especie de violación de simetría”, dijo Sabine Hossenfelder, física teórica e investigadora en el Instituto Frankfurt para Estudios Avanzados que no participó del estudio.

Neutrinos Estériles

Los neutrinos se encuentran entre las partículas más abundantes en el Universo, pero son extremadamente difíciles de detectar. Son similares a los electrones, pero no tienen carga eléctrica y una masa muy pequeña. Esto hace que interactúen muy poco con la materia normal.

Además, se sabe que están presentes en tres sabores: electrón, muón y tau. Estos interactúan con la materia a través de la fuerza débil (una de las cuatro fuerzas fundamentales del universo). Luego está el hipotético: el neutrino estéril. Este no interactuaría con la materia, excepto a través de la gravedad. 

La existencia de los neutrinos estériles podría significar un cambio rotundo en el Modelo Estándar y en la misma física de partículas.

Incluso, fueron propuestas como un posible candidato a lo que podría ser la materia oscura. Sin embargo, “si la anomalía (presente en los experimentos) es explicada por neutrinos estériles, sería muy difícil hacer materia oscura a partir de estos porque serían muy livianos”, tuiteó Hossenfelder.

La detección en aceite

Debido a la baja interacción de los neutrinos, tanto para LSND como para MiniBooNE, detectarlos directamente es imposible. Por eso se hace uso de tubos fotomultiplicadores que detectan los diminutos destellos de luz producidos por las interacciones de los neutrinos.

En MIniBooNE, se disparan haces de neutrinos y antineutrinos muónicos a un detector escondido detrás de un aislador (en este caso aceite) para bloquear todos los demás tipos de radiaciones. De esta manera pueden contar cuidadosamente cuántos neutrinos de cada tipo golpean el detector.

Ambos experimentos, el de los 90s y el actual, hallaron más detecciones de neutrinos que la descripción de las oscilaciones de los neutrinos del Modelo Estándar puede explicar.

A medida que los neutrinos viajan a través del espacio, oscilan periódicamente, saltando de un sabor a otro. De esta manera, un exceso de ellos sugiere que están oscilando escondidos dentro de neutrinos estériles más pesados que no pueden ser detectados directamente antes que oscilen de nuevo dentro del rango detectable.

Sin duda, los resultados de MiniBooNE complican el panorama que se tenía sobre los neutrinos ya que otros experimentos importantes como el OPERA (Suiza) no hallaron rastro de estas anomalías. Incluso, el año pasado, el observador de neutrinos IceCube (Antartida), que detectó neutrinos altamente energéticos por primera vez, tampoco encontró evidencia de neutrinos estériles.

Adrian Díaz
Esta noticia ha sido publicada originalmente en N+1, ciencia que suma


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