El CERN suma otro exitazo: por primera vez ha logrado observar directamente la partícula más escurridiza que existe

Los científicos del CERN, el mayor laboratorio de física de partículas del planeta, son incombustibles. A principios de agosto os explicamos que un grupo de investigadores de estas instalaciones alojadas muy cerca de Ginebra y justo sobre la frontera que delimita Suiza y Francia se ha propuesto encontrar unas partículas muy especiales: los neutrinos estériles. Su existencia es por el momento tan solo hipotética, pero estos físicos tienen razones fundadas para ser optimistas y prever que acabarán dando con ellos. Especialmente ahora.

Y es que apenas unas semanas después de dar a conocer este proyecto los investigadores que operan los detectores FASER (Forward Search Experiment) y SND (Scattering and Neutrino Detector) vinculados al LHC han confirmado la primera observación directa de la interacción entre neutrinos durante las colisiones de partículas efectuadas en este gigantesco acelerador. Este fenómeno lo han identificado llevando a cabo colisiones con una energía de 13,6 TeV, lo que, una vez más, nos recuerda lo importantes que son las mejoras introducidas en el acelerador durante las fases de parada.

Cristovao Vilela, uno de los físicos involucrados en este proyecto, nos explica cuáles son los desafíos a los que se enfrentan: "Los neutrinos se producen en abundancia en los colisionadores de protones como el LHC. Sin embargo, hasta ahora nunca habían sido observados de forma directa. Su extremadamente débil interacción con otras partículas provoca que detectarlos sea un auténtico reto, por lo que por el momento son las partículas menos estudiadas del modelo estándar de la física de partículas".

Unas pinceladas acerca de los neutrinos nos recuerdan por qué son importantes

Vilela ha puesto el dedo en la llaga. Y es que con toda probabilidad los neutrinos son las partículas más esquivas de la naturaleza. Fueron descritos por primera vez desde un punto de vista teórico en la década de los 30 por Wolfgang Pauli, uno de los padres de la física cuántica. Sin embargo, su descubrimiento experimental se produjo dos décadas y media más tarde, a mediados de los años 50. En cualquier caso, lo que los hace tan irresistibles es que apenas interaccionan con la materia ordinaria.

Además, su masa es pequeñísima, su carga eléctrica es neutra y no se ven influenciados por la interacción nuclear fuerte ni por la fuerza electromagnética, aunque sí por la gravedad y la interacción nuclear débil. Los científicos suelen ilustrar lo difícil que es capturar un neutrino explicando que cada segundo varios trillones de estas partículas atraviesan tanto la Tierra como a nosotros sin colisionar con ninguna otra partícula. Pese a todo ahora sabemos que el CERN ya dispone de las herramientas necesarias para estudiarlos, aunque hay otros observatorios que también están ideados expresamente para cazar neutrinos.

Uno de los más avanzados es el Super-Kamiokande, una mole de 40 metros de altura y otros 40 metros de anchura que está alojada a 1 km de profundidad en la localidad japonesa de Hida. En su interior se acumulan nada menos que 50.000 toneladas de agua con una pureza extrema rodeadas por 11.000 tubos fotomultiplicadores, que, sin entrar en detalles complejos, son los sensores que nos permiten «ver» los neutrinos. Puede parecer exagerado poner a punto unos ingenios tan complejos como los detectores FASER, SND o el observatorio nipón Super-K, pero no cabe duda de que el esfuerzo merece la pena.

Los neutrinos son una herramienta esencial que puede proporcionarnos mucha información acerca de las supernovas, que son esas explosiones tan violentas que se producen en aquellas estrellas que en un momento dado son incapaces de soportar la presión de degeneración de los electrones, entre otros posibles orígenes. Y este conocimiento es vital para entender mejor cuál es la estructura del universo. Ahí queda eso. Un último apunte para concluir: los físicos del experimento FASER esperan continuar operando este detector durante muchos años más y confían en multiplicar al menos por diez el volumen de datos que han recabado.

Imagen de portada: CERN

Más información: Phys.org

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