MiniBooNE abre la caja

Los resultados del experimento del Fermilab resuelven la persistente cuestión del neutrino

Señal de neutrino observada por el experimento MiniBooNE

Los científicos del experimento MiniBooNE en el Departamento de Energía del Fermilab hoy (11 de abril) anunciaron sus primeros hallazgos. Los resultados del MiniBooNE resuelven las preguntas surgidas por las observaciones del experimento LSND en los años 90 que parecían contradecir los hallazgos de otros experimentos sobre neutrinos a nivel mundial. Los investigadores del MiniBooNE demostraron concluyentemente que los resultados del LSND no podían deberse a la simple oscilación del neutrino, un fenómeno en el cual un tipo de neutrino se transforma en otro tipo y vuelve al mismo tipo de nuevo.

Este anuncio clarifica de forma significativa la visión general del comportamiento de los neutrinos.

Actualmente, se sabe de la existencia tres tipos o “sabores” de neutrinos: neutrinos electrón, neutrinos muón y neutrinos tau. En los últimos 10 años, varios experimentos han demostrado que los neutrinos pueden oscilar de un sabor a otro y volver al original. Las observaciones realizadas por la colaboración del LSND también sugieren la presencia de oscilación de neutrinos, pero la región de masa de un neutrino es enormemente distinta de otros experimentos. Reconciliar las observaciones del LSND con los resultados de oscilación de otros experimentos con neutrinos habría requerido la presencia de un cuarto tipo de neutrino “estéril”, con propiedades distintas de los tres neutrinos estándar. La existencia de neutrinos estériles arrojaría serias dudas sobre la estructura actual de la física de partículas, conocida como Modelo Estándar de Partículas y Fuerzas. Debido a las tremendas consecuencias de esta interpretación, los hallazgos del LSND gritaron en busca de una verificación independiente.

La colaboración del MiniBooNE descartó la interpretación de oscilación simple del LSND buscando signos de neutrinos muón oscilando en neutrinos electrón en la región indicada por las observaciones del LSND. La colaboración no encontró apariciones de neutrinos electrón como predijo el escenario simple de oscilación de dos neutrinos.

“Fue muy importante verificar o refutar el soprendente resultado del LSND”, dijo Robin Staffin, Director Asociado de Ciencia para Física de Alta Energía. “Nunca supimos lo que la naturaleza había guardado para nosotros. La realización del experimento del MiniBooNE fue importante y se ha completado gracias a un trabajo bien hecho”.

El experimento del MiniBooNE, aprobado en 1998, tomó los datos para los análisis actuales desde 2002 hasta finales de 2005 usando neutrinos muón producidos por el acelerador Booster del Fermilab. El detector del MiniBooNE, situado a unos 500 metros del punto en que se producían los neutrinos muón, buscaba neutrinos electrón creados por los neutrinos muón. El objetivo del experimento era confirmar o refutar las sorprendentes observaciones de la colaboración LSND y de esta forma contestar a la persistente pregunta que ha preocupado a la comunidad de física de neutrinos durante más de una década.

“Nuestros resultados son la culminación de muchos años de análisis minuciosos y muy cuidadosos. Éste fue un esfuerzo de equipo realmente extraordinario”, dijo la co-portavoz del MiniBooNE Janet Conrad de la Universidad de Columbia. “Sabemos que los científicos de todo el mundo han estado esperando ansiosamente nuestros resultados”.

Una mirada más cercana al tanque del MiniBooNE muestra la capa interna de 1280 tubos fotomultiplicadores (PMTs) que detctan los neutrinos producidos por el acelerador Booster del Fermilab. Una segunda capa de 240 PMTs, también en el interior del tanque pero orientados hacia fuera, detecta las señales causadas por las lluvias de rayos cósmicos.

La colaboración MiniBooNE usó una técnica de experimento ciego para asegurar la credibilidad de sus análisis y resultados. Mientras recolectaban los datos de neutrinos, la colaboración del MiniBooNE no se permitía a sí misma acceder a los datos de la región, o “caja”, donde esperarían ver las mismas firmas de oscilaciones que en el LSND. Cuando la colaboración del MiniBooNE abrió la caja y desveló sus datos hace menos de tres semanas, la oscilación indicadora estaba ausente.

“Estamos encantados de ver que el trabajo del equipo del MiniBooNE ha llevado a la resolución de este problema”, dijo Marv Goldberg, Director del Programa de Física de Partículas Elementales en la Fundación Nacional de Ciencia. “Estamos orgullosos de nuestro apoyo en este importante avance en la física de neutrinos y seguimos buscando más resultados desde este equipo de científicos de universidades y del laboratorio nacional”.

Aunque los investigadores del MiniBooNE han descartado decisivamente la interpretación de los resultados del LSND como debidos a la oscilación entre dos tipos de neutrinos, la colaboración tiene más trabajo.

“Hemos estado estudiando la mayor parte de nuestro datos durante varios años”, dijo el físico del Fermilab Steve Brice, coordinador de análisis para el experimento del MiniBooNE, “pero hemos tenido acceso a los datos aislados sólo durante un breve periodo de tiempo. Quedan aún análisis que estamos impacientes por hacer. Incluyen la investigación detallada de datos que observamos a baja energía que no encajan con lo que esperábamos ver, junto con modelos más exóticos de oscilaciones de neutrinos y otra física fascinante”.

En este momento la fuente de la aparente discrepancia a baja energía es desconocida.

“Es genial conocer los resultados del MiniBooNE”, dijo el Director del Fermilab Pier Oddone. “Ésto aclara un misterio pero nos deja con otro misterio que es importante comprender”.

La colaboración del MiniBooNE continuará analizando estos datos.

“Como en muchos experimentos de física de partículas, tenemos resultados que responden a algunas preguntas y que generan otras nuevas”, dijo el co-portavoz del MiniBooNE William Louis, del Laboratorio Nacional de Los Álamos, quien también trabajó en el experimento original del LSND. “Vivimos tiempos interesantes”.

Para sus observaciones, MiniBooNE contó con un detector hecho con un tanque de 945 000 litros lleno de aceite mineral ultrapuro, más claro que el agua de un grifo. Una capa de 1280 tubos fotomultiplicadores sensibles a la luz, montados dentro del tanque, detectan colisiones entre los neutrinos fabricados en el acelerador Booster y el núcleo de carbono de las moléculas de aceite del interior del detector. Desde enero de 2006, el experimento MiniBooNE ha estado recolectando datos usando rayos de antineutrinos en lugar de neutrinos y esperando más resultados de estos nuevos datos.


Fecha Original: 11 de abril de 2007
Fuente Original

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Comment (1)

  1. [...] anunciaron que habían encontrado una sorprendente anomalía. (Ciencia Kanija lo reportó en “MiniBooNE abre la caja“) Los neutrinos, que no tienen carga y muy poca masa, se forman en reacciones nucleares y [...]

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