Físicos detectan por primera vez 'partículas fantasma' creadas artificialmente

El equipo internacional del experimento Forward Search Experiment (FASER) publicó este 24 de noviembre en la revista Physical Review D un estudio en el que afirman haber detectado por primera vez neutrinos creados artificialmente con la ayuda de un acelerador de partículas.

Los neutrinos son partículas elementales sin carga y muy ligeras. Pese a ser bastante comunes, rara vez interactúan con partículas de materia, lo que hace que sea difícil detectarlos. Debido a esto, a menudo son llamadas 'partículas fantasma'.

Por otro lado, los neutrinos son producidos por las estrellas, las supernovas, los cuásares, y otros objetos cósmicos que desprenden rayos electromagnéticos o radiactivos que interactúan con los átomos en la atmósfera de la Tierra.

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Si bien la teoría indicaba que también era posible crearlos artificialmente en aceleradores de partículas, hasta ahora nunca había sido posible detectarlos.

No obstante, los autores del reciente estudio, con ayuda de un instrumento denominado "detector de emulsión compacto", lograron observar seis interacciones de neutrinos en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC, por sus siglas en inglés), el acelerador de partículas más grande y de mayor energía del mundo.

"Antes de este proyecto, nunca se había visto ningún signo de neutrinos en un colisionador de partículas", comentó Jonathan Feng, coautor del artículo y profesor de física y astronomía de la Universidad de California en Irvine (EE.UU.). "Este avance significativo es un paso hacia el desarrollo de una comprensión más profunda de estas escurridizas partículas y el papel que desempeñan en el universo", agregó.

Según explican los investigadores, el "detector de emulsión compacto" funciona como las fotografías de las cámaras antiguas. Está formado por placas de plomo y tungsteno separadas por capas de una emulsión.

Algunos de los neutrinos golpean los núcleos de los átomos en los metales densos, lo que crea otras partículas que fluyen a través de la emulsión. Las huellas que dejan atrás dichas partículas se vuelven visibles cuando las capas de emulsión se "revelan".

Un experimento aún mayor

"Tras verificar la efectividad del enfoque del detector de emulsión para observar las interacciones de los neutrinos producidos en un colisionador de partículas, el equipo de FASER ahora está preparando una nueva serie de experimentos con un instrumento completo que es mucho más grande y significativamente más sensible", aseguró Feng.

Se trata de una versión completa del sistema llamada FASERnu. En comparación con su versión piloto, que solo pesaba 29 kilogramos, el FASERnu tendrá un peso de más de 1.090 kilogramos. Su mayor sensibilidad le permitirá no solo detectar neutrinos con más frecuencia, sino también diferenciar entre las tres variedades distintas que existen.  

"Dada la potencia de nuestro nuevo detector [...] esperamos poder registrar más de 10.000 interacciones de neutrinos en la próxima ejecución del LHC, a partir de 2022", subrayó David Casper, otro coautor del estudio, quien concluye que su equipo detectará "los neutrinos de mayor energía que jamás se hayan producido a partir de una fuente creada por el hombre".