Captan una dispersión inédita de los neutrinos utilizando un detector del tamaño de una tostadora

2017-08-13 12:56:26

Los neutrinos interaccionan levemente con la materia convencional, de tal forma que pueden atravesar la Tierra a la velocidad de la luz y en números tan enormes que resultan increíbles.

Hasta ahora se conocen 12 partículas fundamentales que componen el Universo (más sus antipartículas) tres de estas son neutrinos. Pero dado que son, con diferencia, las partículas que interaccionan menos con el resto, son también bastante desconocidas.

Recientemente en Science, unos investigadores han podido observar los efectos de un tipo de «choque» entre neutrinos y átomos que nunca en más de 40 años se había podido observar.Un detector pequeño, del tamaño de una cafetera, ha servido a los investigadores de la universidad de Chicago para observar una interacción que ocurre entre neutrinos y el núcleo, esta interacción se se conoce como «dispersión elástica coherente neutrino-núcleo».

«Además de haber observado por primera vez una nueva interacción del neutrino, quizás es más importante el hecho de que esta observación se ha llevado a cabo en un detector mucho más pequeño de lo habitual ya que los detectores grandes siguen siendo imprescindibles para hacer otro tipo de investigaciones, pero esta prueba, hecha con un instrumento prácticamente portátil, que pesa cerca de 14,5 kilogramos, abre la puerta a otros muchos experimentos de pequeño tamaño, de bajo costo, y por ende más rápidos y viables, que podría acelerar el número de descubrimientos», señala Anselmo Cervera Villanueva del Instituto de Física Corpuscular.

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Algunos detectores pueden llegar a medir 50 metros y a pesar más de 50.000 toneladas. En esta ocasión, científicos de la Universidad de Chicago diseñaron un pequeño detector de 14,5 kilogramos que se puede colocar encima de una mesa.

Un choque muy sutil

Cuando un neutrino impacta contra el núcleo de un átomo, crea un minúsculo retroceso que, en teoría, se puede medir. Esta interacción es más probable cuanto más pesado es el núcleo de los átomos, pero al mismo tiempo se hace más difícil de medir cuanto más pesado es.

Para el detector, los investigadores diseñaron un cristal de cesio ionizado y sodio que resultó perfecto para la tarea de detectar ese retroceso mínimo. «Esto es posible porque en el modo de interacción que se ha descubierto, el neutrino interactua con un núcleo atómico como si fuera un único objeto, y no con uno de los protones o neutrones que lo forman, como sucede habitualmente. Esta forma de interaccionar es mucho más probable que la habitual, pero requería de la combinación perfecta entre la fuente de neutrinos y el detector, combinación que ha sido posible en este experimento».

El detector se elaboró en colaboración con COHERENT, que agrupa a 90 científicos de 18 instituciones. Este detector se instaló en un túnel acorazado, rodeado de barras de hierro, separado 20 metros de una fuente emisora neutrinos, el «Spallation Neutron Source», una «fábrica» de neutrones que también se puede usar para producir neutrinos.

Los enigmas de la masa

Debido a esta interacción detectada, los investigadores esperan resolver importantes preguntas sobre los neutrinos. Por ejemplo: «Sabemos que tienen masa, pero no sabemos exactamente cuánta». Otra posibilidad que abre este trabajo es que ayude a apoyar una de las teorías que existen sobre el origen de la materia oscura, la de las partículas masivas que interactúan débilmente (WIMPs).

En opinión de Anselmo Cervera Villanueva, esta investigación es importante porque el neutrino a día de hoy sigue siendo una partícula bastante desconocida. «Siendo el neutrino una partícula fundamental (indivisible), el conocimiento de sus propiedades y de sus formas de interacción es de capital importancia para el entendimiento del Universo». Y no solo eso. «Este descubrimiento también está relacionado con aplicaciones tecnológicas, pues constituye un novedoso sistema de detección, mucho más pequeño y práctico que los empleados habitualmente. A día de hoy no es obvio que esta tecnología tenga aplicaciones fuera de la investigación básica, pero tampoco puede descartarse».

Fuente: ABC

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