Un billón de neutrinos, procedentes del Sol y otros
cuerpos de la galaxia, pasan a través de nosotros cada segundo.
Los
neutrinos es una de las partículas más abundantes en el universo, un billón de
veces más abundantes que las partículas que componen las estrellas, los
planetas y los seres humanos. Inimaginablemente, desde los primeros momentos
del universo, grandes cantidades de neutrinos siguen presentes en la actualidad.
A
pesar del billón de neutrinos que nos atraviesan cada segundo, raramente
interactúan con otras partículas, los que les hace ser muy difíciles de
detectar; es la razón por lo cual los investigadores se esfuerzan por crear
verdaderas vigas llenas de neutrinos, produciendo y construyendo grandes
detectores que permitan su detección cuando interactúan.
Los
neutrinos no tienen carga eléctrica y vienen en tres tipos o “sabores”, como los llaman los científicos.
Tienen una masa, pero el neutrino más pesado es casi un millón de veces más
ligero que una partícula cargada.
Los
científicos lo representan con la letra griega nu o v.
Hoy
en día, los neutrinos son una parte integral de la teoría de partículas
fundamentales y de las fuerzas de la naturaleza.
Los
neutrinos raramente interactúan con otras partículas, ya que pueden atravesar
todo el planeta como si fuera un espacio vacío. Para el estudio de estas
partículas, los científicos necesitan, crear un haz intenso de ellos y
enviarlos de forma continua a través de un gran detector durante largos
períodos de tiempo.
El
Proyecto NOvA es gestionado por el
Fermi National Accelerator Laboratory, el cual ya creó un haz de neutrinos que fueron
enviados a un detector de 14.000 toneladas y que está ubicado en el río Ash
[Ceniza], en Minnesota, cerca de la frontera con Canadá.
Las
partículas completaron un viaje interestatal de 805 kilómetros en
menos de tres milésimas de segundo. Como los neutrinos raramente
interactúan con otras materias, viajan directamente a través de la Tierra sin un túnel. Los
científicos detectaron una pequeña fracción de neutrinos en un detector de
Fermilab y en mayor medida, en el detector de Minnesota, lo que permitió
obtener señales de que los neutrinos están cambiando de un tipo a otro en su viaje.
Los
científicos sospechan que los neutrinos han desempeñado un importante papel en
la evolución del Universo, lo que contribuye a su masa, tanto como las
estrellas y los planetas.
El
Experimento NOvA estudiará las extrañas propiedades de los neutrinos,
especialmente en la transición, la cual es difícil de alcanzar, de neutrinos
muón a neutrinos electrón [neutrino muónico a neutrino electrónico].
NOvA significa Numi Off-Axis Electron [Neutrino Electrón Apariencia Numi en español]; Numi
es un acrónimo, que da pié para los neutrinos visualizados desde el inyector
principal, el acelerados principal de Fermilab.
El
11 de febrero de 2014, los
científicos de Fermilab comunicaron que
habían visto los primeros neutrinos logrados en la distancia más larga obtenida
en el mundo. Nigel Lockyer, Director del Fermilab, comentó:”NOvA representa una nueva generación de
experimentos de neutrinos, estamos orgullosos de alcanzar este importante hito
en nuestro camino a aprender más sobre las partículas fundamentales”.
Los
científicos generaron un haz de partículas usando uno de los aceleradores más
grande del mundo, que está ubicado en el Departamento del Laboratorio Nacional
Fermi, cerca de Chicago; el objetivo del haz estaba en dos detectores de partículas, uno cercano
a la fuente en el Fermilab y el otro en el río Ash [Ceniza] en Minnesota. Este
último detector es operado por la Universidad de Minnesota bajo un acuerdo de
cooperación con el Departamento de la Oficina de Ciencia de la Energía.
Representación gráfica de una de las
primeras interacciones de neutrinos capturados en NOvA lejos del detector en el
norte de Minnesota. La línea roja punteada representa el haz d neutrinos
generados en el Fermilab en Illinois y se envía a través de 500 kilómetros de la Tierra para el detector
lejano.
La imagen de la izquierda es una vista
simplifica en 3D del detector, la vista superior derecha muestra la interacción
de la parte superior del detector, y la vista inferior derecha muestra la
interacción desde el lado del detector : Crédito: Ilustración cortesía de
Fermilab
El
físico de la Universidad
de Minnesota y director del Laboratorio
del Río Ceniza [ Ash River Laboratory]
Marvin Marshak ha dicho:”Que los primeros
neutrinos que se han detectado, incluso antes de la instalación del Detector
NOvA Lejano,ha sido un completo y verdadero tributo a todos los involucrados. Esto incluye al
personal del Fermilab, al Laboratorio del Río Ceniza y la Universidad de
Minnesota por su instalación del módulo; los científicos de NOvA y de todos los
profesionales y estudiantes que construyen el detector. Este resultado sugiere
que los principios de la colaboración NOvA, es hacer importante contribuciones
al conocimiento de estas partículas en un futuro no muy lejano”.
Una
vez que esté completo, los detectores cercanos y lejanos de NOvA tendrán un
peso de 300 y 14.000 toneladas respectivamente. A principios de esta primavera,
el personal técnico instalará el último módulo del detector lejano; finalizando en el verano el equipamiento de
la electrónica de ambos detectores.
El
físico de Harvard Gary Feldman y co-líder del experimento, dijo: “Los primeros neutrinos significan que
estamos en buen camino; nosotros empezamos a reunirnos hace más de 10 años para
discutir la forma de diseñar este experimento, así que estamos ansiosos por
ponernos en marcha”.
Enlace al vídeo "NOvA: Experimento que construye una nueva generación de neutrinos"
["NOvA: Building a Next Generation Neutrino Experiment"] - Este vídeo profundiza en el proceso de construcción de los detectores NOvA y la colaboración masiva requerida para hacer una realidad de este experimento.
Crédito vídeo de Fermilab
La colaboración de NOvA esta compuesta por 208 científicos de 38 instituciones en los Estados Unidos, Brasil,la República
Checala Fundación Nacional
["NOvA: Building a Next Generation Neutrino Experiment"] - Este vídeo profundiza en el proceso de construcción de los detectores NOvA y la colaboración masiva requerida para hacer una realidad de este experimento.
Crédito vídeo de Fermilab
La colaboración de NOvA esta compuesta por 208 científicos de 38 instituciones en los Estados Unidos, Brasil,
NOvA
tiene prevista una duración de 6 años. Debido a que los Neutrinos interactúan
rara vez con la materia, los científicos esperan coger sólo unos 5.000
neutrinos o antineutrinos durante ése tiempo.
Los
científicos pueden estudiar el tiempo, la dirección y la energía de las
partículas que interactúan en los detectores, permitiendo determinar si
provienen de Fermilab o de otro lugar.
Fermilab
crea un haz de neutrinos mediante la
rotura de los protones en un blanco de grafito, el cual libera una variedad de
partículas. Los científicos utilizan imanes para dirigir las partículas
cargadas que emergen de la energía de la colisión en un haz. Algunas de estas
partículas decaen en neutrinos, y los científicos hacen un filtro de los no
neutrinos del haz.
En
septiembre, Fermilab comenzó a enviar un haz de neutrinos a través de los
detectores, después de 16 meses del trabajo de alrededor de 300 personas que
actualizaron el complejo de aceleradores del laboratorio.
Paul
Derwent, físico del Fermilab quien dirigió el proyecto de actualización del
acelerador, dije: “ Es genial ver los
primeros neutrinos procedentes del complejo mejorado; es la culminación de un
montón de duro trabajo por conseguir que el programa marchara de nuevo”.
Los
diferentes tipos de neutrinos tienen masas diferentes, pero los cientificos no
saben como esas masas se comparan entre sí. Por lo tanto, uno de los objetivos del
experimento NOvA es determinar el orden de las masas de los neutrinos, conocidos como la jerarquía de masas, lo que
ayudará a los científicos a estrechar sus listas de posibles teorías sobre cómo
funcionan los neutrinos.
El
físico del Fermilab Rick Tesárek líder del proyecto adjunto de NOvA dice: “Ver a los neutrinos en los primeros módulos
del detector en Minnesota, es un importante hito. Ahora podemos empezar a hacer
física”.
Fuente: Fermilab U.S
Department of Energy / Wikipedia /
Lectura complementaria:
Imagenes y vídeos del Experimento
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