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| Equipo de MICE reunido en el RAL frente al dipolo. |
La materia y la antimateria se cree que se crearon en iguales cantidades cuando el universo pasó a la existencia tras el Big Bang, y aún así, en el universo actual sólo hay materia. La búsqueda por comprender más sobre la misteriosa partícula del neutrino que se cree que es el responsable de este fenómeno ha dado un gran paso adelante. El proyecto Experimento de Enfriamiento de Ionización de Muónes (MICE), un experimento de investigación de acelerador para un componente principal de una futura Fábrica de Neutrinos, ha logrado un hito importante en el transporte de un chorro de partículas de muones a lo largo del rayo de muones de MICE.
El Profesor Ken Long del Imperial College de Londres, y portavoz de MICE en el Reino unido, dijo “Observar las primeras partículas pasar a través del Rayo de Muones de MICE fue un momento tremendamente apasionante y representa la culminación de un fantástico esfuerzo de equipo internacional. Realmente marca el final del inicio; ahora podemos empezar a ajustar el rayo y trabajar hacia la demostración del enfriamiento de la ionización”.
Las observaciones de los neutrinos atmosféricos y solares han demostrado que cambian de estado (oscilan), entre tres formas – electrón, tau y muón –durante su viaje a través de la Tierra o desde el Sol a la Tierra. Este descubrimiento es extremadamente significativo dado que las oscilaciones sólo pueden ocurrir si los neutrinos tienen masa y aún así, el Modelo Estándar de la física de partículas, sobre el cual se creó nuestra actual comprensión del universo y que mantiene unido al resto, supone que los neutrinos no tienen masa. El hecho de los cambios de estado de los neutrinos implican que tienen masa y por tanto que el Modelo Estándar está equivocado o incompleto. Los resultados de experimentos tales como los del experimento SuperKamiokaNDE en Japón y el Observatorio de Neutrinos de Sudbury en Canadá detectando neutrinos atmosféricos producidos por rayos cósmicos, así como neutrinos procedentes del Sol, descubrieron que los neutrinos, después de todo, tenían masa.
Para estudiar el misterio del neutrino en detalle se requiere una nueva forma de generar rayos de intensidad muy alta de neutrinos de alta energía de características conocidas (composición, energía) almacenando muones en un anillo de decaimiento con largas secciones rectas apuntando a grandes detectores a cientos o miles de kilómetros de distancia. Una Fábrica de Neutrinos es la respuesta. La Fábrica de Neutrinos permitirá que los experimentos se monten con una precisión exquisita, permitiendo de esta forma que las características del neutrino se exploren con una precisión sin precedentes, dando forma de nuevo a nuestra comprensión de la estructura de la naturaleza y las fuerza que la unen. Los estudios han demostrado que tal Fábrica de Neutrinos puede construirse, pero que existe un número de retos técnicos que deben resolverse antes de que el diseño técnico pueda completarse. Uno de los principales retos se presenta en el hecho de que los muones decaen aproximadamente en 2 millonésimas de segundo y el enfriamiento de ionización es la única técnica que puede enfriar los muones lo bastante rápido, permitiendo que el rayo de muones de la intensidad requerida sea enviado por la Fábrica de Neutrinos.
Las tecnologías requeridas para el enfriamiento de ionización se demostrarán en MICE probando que los muones pueden ser ensamblados en grupos en los cuales los muones van en la misma dirección y tienen aproximadamente la misma energía. Tales grupos “fríos” pueden ser de un tamaño lo suficientemente pequeño para permitir que se acelere y almacene el rayo de muones.
El proyecto MICE es una gran colaboración que implica a científicos e ingenieros de todo el mundo, con colaboradores en el Reino Unido, los Estados Unidos, Suiza, Italia, Bulgaria, Países Bajos, China y Japón. Los equipos del Reino Unido incluyen el Laboratorio Rutherford Appleton del Consejo de Instalaciones Tecnológicas y Científicas y el Laboratorio Daresbury (DL). La colaboración está diseñando, construyendo y probando una sección de un canal de enfriado real en una línea de rayos de la instalación ISIS en el RAL. Lograr esto dará confianza sobre que el canal de enfriamiento de ionización completo, que consta de un gran número de secciones de enfriamiento, puede diseñarse y construirse económicamente. Para demostrar el rendimiento del enfriamiento, será necesario caracterizar el rayo de muones entrando y saliendo de la sección de enfriamiento con una precisión sin precedentes.
El Profesor Alain Blondel de la Universidad de Ginebra en Suiza, portavoz de la colaboración MICE dijo, “Desarrollar nuevas tecnologías de aceleradores de partículas es vital para el progreso de la ciencia general y la física de partículas en particular. La colaboración MICE se configuró en 2001 para demostrar el enfriamiento de ionización, el cual nunca se ha hecho antes, con la esperanza de ver el primer rayo en 2004. Como suele pasar, las cosas llevan más de lo esperado, con muchos problemas políticos, financieros, técnicos e incluso humanos. La colaboración se ha mantenido unida de forma maravillosa, con todo el mundo empujando en la misma dirección y trabajando muy duro, con el infatigable apoyo de nuestras principales agencias de patrocinio, RAL y el equipo de ISIS. Las felicitaciones y agradecimientos deberían ir a todos y cada uno de ellos. El reciente éxito representa el primero de unos pequeños pasos en nuestro aún largo camino hacia la demostración del enfriamiento de ionización en 2010”.
El Dr. Andrew Taylor, Director de ISIS añadió, “La alta intensidad del sincrotrón de protones que usamos como orientador de la fuente de neutrones para ISIS no podría haber sido posible sin el desarrollo e investigación en física de partículas de la comunidad en las últimas décadas.
Es un gran placer poder devolver el favor y usar ISIS como banco de pruebas para el desarrollo de tecnologías clave que son pasos en el camino hacia la construcción de una Fábrica de Neutrinos que algún día podría construirse en el Laboratorio Rutherford Appleton”.
Autor: Natalie Bealing
Fecha Original: 15 de abril de 2008
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