Saltar al contenido principal

¿Fantasma en la máquina? Es posible que no existan neutrinos 'estériles' misteriosos

Una vista del interior de un tanque detector de partículas en Daya Bay, donde los tubos fotomultiplicadores miden las señales de los antineutrinos. Crédito de la imagen: Roy Kaltschmidt / Berkeley Lab

Las partículas subatómicas elusivas propuestas que solo interactúan fugazmente con la materia a través de la gravedad pueden no existir, al menos si los nuevos datos de un reactor nuclear son una indicación.

Los científicos habían notado durante mucho tiempo una discrepancia entre el número predicho y real de antineutrinos, o los socios de antimateria de los neutrinos, producidos en los reactores nucleares. Ahora, un nuevo análisis sugiere que esta discrepancia de antineutrinos del reactor no es el resultado de una nueva partícula hipotéticaconocido como un neutrino estéril. En cambio, los modelos teóricos pueden haber estado equivocados todo el tiempo, sugieren los datos de la planta nuclear de Daya Bay en China.

"Entre las posibles explicaciones, la más emocionante es que tenemos una nueva pieza de la física", como los neutrinos estériles, dijo Kam-Liu Bak, portavoz de la Colaboración Daya Bay. "Esa explicación ahora es poco probable".[ Los 18 mayores misterios sin resolver en física ]

partículas fantasmales

Los neutrinos son partículas casi sin masa, sin carga e increíblemente elusivas. Las partículas fantasmales se producen en el ardiente corazón del sol y 100 mil millones pasan a través de cada centímetro de nuestro cuerpo sin ser notados todos los días. Sus compañeros de antimateria, llamados antineutrinos, se forman en reactores nucleares enTierra durante desintegración beta , un proceso mediante el cual un isótopo pesado expulsa un neutrón de su núcleo, que luego se convierte en un electrón y un antineutrino.

Es este proceso de desintegración beta el que está en el corazón de la llamada anomalía del antineutrino del reactor. En 2011, los científicos actualizaron un modelo teórico de física de partículas que predijo la frecuencia con la que se deberían detectar antineutrinos dentro de los reactores nucleares. Basado en este nuevo modelo,Los datos de todo el mundo revelaron que los reactores producían menos antineutrinos de lo esperado: algunos de los antineutrinos predichos estaban desapareciendo de alguna manera.

anomalía resuelta

Una de las principales teorías para explicar la discrepancia argumentó que algunos de estos antineutrinos faltantes se estaban transformando en partículas hipotéticas llamadas neutrinos estériles. Los neutrinos estériles interactuarían con otra materia solo a través de gravedad , pero no la fuerza débil, como lo hacen otros neutrinos. Los neutrinos estériles eran teóricamente atractivos en parte porque comparten propiedades similares con, y posiblemente podrían explicar, materia oscura - la sustancia misteriosa que se cree que constituye la mayor parte de la materia del universo; la materia oscura no interactúa con la luz visible.

Recientemente, sin embargo, el caso de los neutrinos estériles ha estado en un terreno más inestable. En 2016, un enorme experimento subterráneo conocido como el Observatorio de Neutrinos IceCube se quedó vacío en su búsqueda neutrinos estériles . Eso significaba que si existieran neutrinos estériles, entonces tendrían que existir en un rango de energía fuera de la mayoría de los experimentos de neutrinos que se están ejecutando actualmente. [ Fotos de IceCube: Laboratorio de física enterrado bajo el hielo antártico ]

El nuevo estudio ha resuelto aún más la necesidad de neutrinos estériles. Bak y sus colegas estudiaron minuciosamente los datos de la planta nuclear de Daya Bay. Daya Bay produce energía nuclear a través de la fisión de elementos radiactivos como el uranio y el plutonio.proporción de neutrinos y antineutrinos producidos a diferentes energías, y cuántos neutrinos totales se produjeron, teniendo en cuenta los más de 2 millones de antineutrinos producidos durante cuatro años de operación.

El estudio actual encontró que la cantidad de antineutrinos generados a partir del plutonio-239 radiactivo plutonio átomos con 94 protones y 145 neutrones coincidieron con las predicciones teóricas, pero la proporción de antineutrinos producida por la desintegración de radiactivos uranio -235 92 protones y 143 neutrones fue significativamente más bajo que lo predicho por los modelos. Si los neutrinos estériles estuvieran detrás de esta anomalía, debería haber la misma fracción de antineutrinos faltantes que emergen de la desintegración radiactiva del plutonio que del uranio. En cambio, esprobablemente el modelo sea la fuente de la anomalía.

"Esa es realmente la prueba irrefutable de nuestro último resultado", dijo Bak a Rhythm89.

Sin embargo, eso no descarta completamente la existencia de estas partículas efímeras, agregó Bak.

"El problema es, como su nombre lo indica, el neutrino estéril es esencialmente extremadamente esquivo, es incluso mucho más esquivo que otros neutrinos", dijo Bak. "Es posible que estemos mirando el lugar equivocado, es posible que todavía esténescondido en alguna parte. "

Los hallazgos se publicaron en febrero de Cartas de revisión física .

Publicado originalmente el Ritmo89 .