Un gran experimento de física acaba de detectar una partícula que no debería existir
Space.com
La instalación de superficie para el experimento IceCube, que se encuentra bajo casi 1 milla (1,6 kilómetros) de hielo en la Antártida. IceCube sugiere que los neutrinos fantasmales no existen, pero un nuevo experimento dice que sí. Crédito de la imagen: Cortesía del IceCube Neutrino Observatory
Por Rafi Letzter, Escritor de Live Science Staff | 2 de junio de 2018
Los científicos han producido la evidencia más firme hasta la fecha de los llamados neutrinos estériles, partículas misteriosas que atraviesan la materia sin interactuar con ella en absoluto.
El primer indicio de estas partículas elusivas apareció hace décadas. Pero después de años de búsquedas dedicadas, los científicos no han podido encontrar ninguna otra evidencia para ellos, con muchos experimentos que contradicen esos viejos resultados. Estos nuevos resultados ahora dejan a los científicos con dos experimentos robustos que parecen demostrar la existencia de neutrinos estériles, incluso cuando otros experimentos siguen sugiriendo que los neutrinos estériles no existen en absoluto.
Eso significa que está sucediendo algo extraño en el universo que está haciendo que los experimentos de física más avanzados de la humanidad se contradicen entre sí.
Neutrinos estériles
Ya a mediados de la década de 1990, el detector de neutrinos Liquid Scintillator (LSND), un experimento en el Laboratorio Nacional Los Alamos en Nuevo México, encontró evidencia de una nueva partícula misteriosa: un "neutrino estéril" que pasa a través de la materia sin interactuar con ella. Pero ese resultado no pudo ser replicado; otros experimentos simplemente no pudieron encontrar ningún rastro de la partícula oculta. Entonces el resultado fue dejado de lado.
Ahora, MiniBooNE — un experimento de seguimiento en Fermi National Accelerator Laboratory (Fermilab), ubicado cerca de Chicago — ha recuperado el aroma de la partícula escondida de nuevo. Un nuevo documento publicado en el servidor de preimpresión arXiv ofrece una cantidad lo suficientemente convincente de los neutrinos que faltan para que los físicos se sienten y se den cuenta.
Unos Tweets
---------
Sabine Hossenfelder
✔
@skdh
31 de mayo
En respuesta a @skdh
Consulte la figura siguiente para conocer el problema del LSND: las áreas turquesas / amarillas de la figura no se superponen con las rojas / azules. Fuente de la imagen: http://hitoshi.berkeley.edu/neutrino/alltan2007hatch.jpg ... 3/6 pic.twitter.com/aHH1RltrDh
-------
Sabine Hossenfelder
✔
@skdh
The new data from MiniBooNE confirms that this tension in the data is real. This data can (to my best knowledge) NOT be fitted with the standard framework. It requires either new particles (sterile neutrinos) or some kind of symmetry violation. 4/6
12:30 AM - May 31, 2018
-------
Matthew Buckley
@physicsmatt
Whoa. https://arxiv.org/abs/1805.12028
8:30 PM - May 30, 2018
-----------
Si los nuevos resultados de MiniBooNE se mantienen, "Eso sería enorme, eso está más allá del modelo estándar, eso requeriría nuevas partículas ... y un marco analítico completamente nuevo", dijo Kate Scholberg, física de partículas de la Universidad de Duke que no participó en el experimento.
El modelo estándar de la física ha dominado la comprensión de los científicos del universo durante más de medio siglo. Se trata de una lista de partículas que, juntas, contribuyen en gran medida a explicar cómo la materia y la energía interactúan en el cosmos. Algunas de estas partículas, como los quarks y los electrones, son bastante fáciles de imaginar: son los bloques de construcción de los átomos que componen todo lo que tocaremos con nuestras manos. Otros, como los tres neutrinos conocidos, son más abstractos: son partículas de alta energía que fluyen a través del universo, apenas interactuando con otra materia. Miles de millones de neutrinos del sol pasan a través de la punta de su dedo cada segundo, pero es muy poco probable que tengan un impacto en las partículas de su cuerpo.
Los neutrinos de electrones, muones y tau, los tres "sabores" conocidos, sí interactúan con la materia, a través de la fuerza débil (una de las cuatro fuerzas fundamentales del universo) y la gravedad. (Sus gemelos antimateria a veces también interactúan con la materia.) Eso significa que los detectores especializados pueden encontrarlos, emitiéndose desde el sol y desde ciertas fuentes humanas, como las reacciones nucleares. Pero el experimento LSND, Scholberg le dijo a Live Science, proporcionó la primera evidencia firme de que lo que los humanos podrían detectar podría no ser el cuadro completo.
A medida que las ondas de neutrinos fluyen a través del espacio, "oscilan" periódicamente, saltando de un sabor a otro, explicó. Tanto LSND como MiniBooNE implican disparar haces de neutrinos a un detector escondido detrás de un aislador para bloquear todas las demás radiaciones. (En LSND, el aislador era agua, en MiniBooNE, es una cuba de aceite). Y cuentan cuidadosamente cuántos neutrinos de cada tipo golpean al detector.
Ambos experimentos han informado ahora de más detecciones de neutrinos que las descripciones de la oscilación de neutrinos del modelo estándar pueden explicar los autores que escribieron en el documento. Eso sugiere, escribieron, que los neutrinos están oscilando en neutrinos ocultos, más pesados y "estériles" que el detector no puede detectar directamente antes de oscilar de vuelta al dominio detectable. El resultado MiniBooNE tuvo una desviación estándar medida a 4.8 sigma, apenas por debajo del umbral 5.0 que buscan los físicos. (Un resultado 5-sigma tiene 1 en 3.5 millones de probabilidades de ser el resultado de fluctuaciones aleatorias en los datos.) Los investigadores escribieron que MiniBooNE y LSND combinados representan un resultado de 6.1 sigma (es decir, más de uno en 500 millones de probabilidades de ser un golpe de suerte), aunque algunos investigadores expresaron un grado de escepticismo sobre esa afirmación.
Otros Tweets
------------------
Matthew Buckley
@physicsmatt
30 de mayo
En respuesta a @WKCosmo
Esa es mi respuesta habitual a las anomalías de los neutrinos, pero veamos cómo se desarrolla esta.
Will Kinney
@WKCosmo
6.1 sigma "combinado" es una gran declaración que necesita muchos detalles.
8:36 p.m. - 30 de mayo de 2018
------------------------
Si LSND y MiniBooNE fueran los únicos experimentos de neutrinos en la Tierra, dijo Scholberg, ese sería el final del asunto. El Modelo Estándar se actualizaría para incluir algún tipo de neutrino estéril.
Pero hay un problema. Otros experimentos importantes de neutrinos, como el Proyecto de Oscilación subterránea con el experimento del Aparato de Seguimiento de Emulsiones en Suiza, no han encontrado la anomalía que LSND y MiniBooNE ya han visto.
Tan recientemente como en 2017, después de que el IceCube Neutrino Observatory en la Antártida no pudo encontrar evidencia de neutrinos estériles, los investigadores argumentaron en Live Science que otra señal informada de las partículas (falta de antineutrinos alrededor de los reactores nucleares) había sido un error, y en realidad el resultado de malos cálculos.
Los neutrinos estériles no fueron una idea rechazada, dijo Scholberg, pero no fueron aceptados por la ciencia.
El resultado MiniBooNE complica la imagen de la partícula.
"Hay personas que dudan del resultado", dijo, "pero no hay motivo para pensar que haya algo malo (en el experimento en sí)".
Es posible, dijo, que la anomalía en los experimentos LSND y MiniBooNE pueda ser la "sistemática", lo que significa que hay algo sobre la forma en que los neutrinos interactúan con la configuración experimental que los científicos aún no entienden. Pero también parece cada vez más posible que los científicos tengan que explicar por qué tantos otros experimentos no detectan neutrinos estériles muy reales que están apareciendo en Fermilab y Los Alamos Lab. Y si ese es el caso, tendrán que revisar toda su comprensión del universo en el proceso.
Originalmente publicado en Live Science.
With a tiny help from Google
Space.com
La instalación de superficie para el experimento IceCube, que se encuentra bajo casi 1 milla (1,6 kilómetros) de hielo en la Antártida. IceCube sugiere que los neutrinos fantasmales no existen, pero un nuevo experimento dice que sí. Crédito de la imagen: Cortesía del IceCube Neutrino Observatory
Por Rafi Letzter, Escritor de Live Science Staff | 2 de junio de 2018
Los científicos han producido la evidencia más firme hasta la fecha de los llamados neutrinos estériles, partículas misteriosas que atraviesan la materia sin interactuar con ella en absoluto.
El primer indicio de estas partículas elusivas apareció hace décadas. Pero después de años de búsquedas dedicadas, los científicos no han podido encontrar ninguna otra evidencia para ellos, con muchos experimentos que contradicen esos viejos resultados. Estos nuevos resultados ahora dejan a los científicos con dos experimentos robustos que parecen demostrar la existencia de neutrinos estériles, incluso cuando otros experimentos siguen sugiriendo que los neutrinos estériles no existen en absoluto.
Eso significa que está sucediendo algo extraño en el universo que está haciendo que los experimentos de física más avanzados de la humanidad se contradicen entre sí.
Neutrinos estériles
Ya a mediados de la década de 1990, el detector de neutrinos Liquid Scintillator (LSND), un experimento en el Laboratorio Nacional Los Alamos en Nuevo México, encontró evidencia de una nueva partícula misteriosa: un "neutrino estéril" que pasa a través de la materia sin interactuar con ella. Pero ese resultado no pudo ser replicado; otros experimentos simplemente no pudieron encontrar ningún rastro de la partícula oculta. Entonces el resultado fue dejado de lado.
Ahora, MiniBooNE — un experimento de seguimiento en Fermi National Accelerator Laboratory (Fermilab), ubicado cerca de Chicago — ha recuperado el aroma de la partícula escondida de nuevo. Un nuevo documento publicado en el servidor de preimpresión arXiv ofrece una cantidad lo suficientemente convincente de los neutrinos que faltan para que los físicos se sienten y se den cuenta.
Unos Tweets
---------
Sabine Hossenfelder
✔
@skdh
31 de mayo
En respuesta a @skdh
Consulte la figura siguiente para conocer el problema del LSND: las áreas turquesas / amarillas de la figura no se superponen con las rojas / azules. Fuente de la imagen: http://hitoshi.berkeley.edu/neutrino/alltan2007hatch.jpg ... 3/6 pic.twitter.com/aHH1RltrDh
-------
Sabine Hossenfelder
✔
@skdh
The new data from MiniBooNE confirms that this tension in the data is real. This data can (to my best knowledge) NOT be fitted with the standard framework. It requires either new particles (sterile neutrinos) or some kind of symmetry violation. 4/6
12:30 AM - May 31, 2018
-------
Matthew Buckley
@physicsmatt
Whoa. https://arxiv.org/abs/1805.12028
8:30 PM - May 30, 2018
-----------
Si los nuevos resultados de MiniBooNE se mantienen, "Eso sería enorme, eso está más allá del modelo estándar, eso requeriría nuevas partículas ... y un marco analítico completamente nuevo", dijo Kate Scholberg, física de partículas de la Universidad de Duke que no participó en el experimento.
El modelo estándar de la física ha dominado la comprensión de los científicos del universo durante más de medio siglo. Se trata de una lista de partículas que, juntas, contribuyen en gran medida a explicar cómo la materia y la energía interactúan en el cosmos. Algunas de estas partículas, como los quarks y los electrones, son bastante fáciles de imaginar: son los bloques de construcción de los átomos que componen todo lo que tocaremos con nuestras manos. Otros, como los tres neutrinos conocidos, son más abstractos: son partículas de alta energía que fluyen a través del universo, apenas interactuando con otra materia. Miles de millones de neutrinos del sol pasan a través de la punta de su dedo cada segundo, pero es muy poco probable que tengan un impacto en las partículas de su cuerpo.
Los neutrinos de electrones, muones y tau, los tres "sabores" conocidos, sí interactúan con la materia, a través de la fuerza débil (una de las cuatro fuerzas fundamentales del universo) y la gravedad. (Sus gemelos antimateria a veces también interactúan con la materia.) Eso significa que los detectores especializados pueden encontrarlos, emitiéndose desde el sol y desde ciertas fuentes humanas, como las reacciones nucleares. Pero el experimento LSND, Scholberg le dijo a Live Science, proporcionó la primera evidencia firme de que lo que los humanos podrían detectar podría no ser el cuadro completo.
A medida que las ondas de neutrinos fluyen a través del espacio, "oscilan" periódicamente, saltando de un sabor a otro, explicó. Tanto LSND como MiniBooNE implican disparar haces de neutrinos a un detector escondido detrás de un aislador para bloquear todas las demás radiaciones. (En LSND, el aislador era agua, en MiniBooNE, es una cuba de aceite). Y cuentan cuidadosamente cuántos neutrinos de cada tipo golpean al detector.
Ambos experimentos han informado ahora de más detecciones de neutrinos que las descripciones de la oscilación de neutrinos del modelo estándar pueden explicar los autores que escribieron en el documento. Eso sugiere, escribieron, que los neutrinos están oscilando en neutrinos ocultos, más pesados y "estériles" que el detector no puede detectar directamente antes de oscilar de vuelta al dominio detectable. El resultado MiniBooNE tuvo una desviación estándar medida a 4.8 sigma, apenas por debajo del umbral 5.0 que buscan los físicos. (Un resultado 5-sigma tiene 1 en 3.5 millones de probabilidades de ser el resultado de fluctuaciones aleatorias en los datos.) Los investigadores escribieron que MiniBooNE y LSND combinados representan un resultado de 6.1 sigma (es decir, más de uno en 500 millones de probabilidades de ser un golpe de suerte), aunque algunos investigadores expresaron un grado de escepticismo sobre esa afirmación.
Otros Tweets
------------------
Matthew Buckley
@physicsmatt
30 de mayo
En respuesta a @WKCosmo
Esa es mi respuesta habitual a las anomalías de los neutrinos, pero veamos cómo se desarrolla esta.
Will Kinney
@WKCosmo
6.1 sigma "combinado" es una gran declaración que necesita muchos detalles.
8:36 p.m. - 30 de mayo de 2018
------------------------
Si LSND y MiniBooNE fueran los únicos experimentos de neutrinos en la Tierra, dijo Scholberg, ese sería el final del asunto. El Modelo Estándar se actualizaría para incluir algún tipo de neutrino estéril.
Pero hay un problema. Otros experimentos importantes de neutrinos, como el Proyecto de Oscilación subterránea con el experimento del Aparato de Seguimiento de Emulsiones en Suiza, no han encontrado la anomalía que LSND y MiniBooNE ya han visto.
Tan recientemente como en 2017, después de que el IceCube Neutrino Observatory en la Antártida no pudo encontrar evidencia de neutrinos estériles, los investigadores argumentaron en Live Science que otra señal informada de las partículas (falta de antineutrinos alrededor de los reactores nucleares) había sido un error, y en realidad el resultado de malos cálculos.
Los neutrinos estériles no fueron una idea rechazada, dijo Scholberg, pero no fueron aceptados por la ciencia.
El resultado MiniBooNE complica la imagen de la partícula.
"Hay personas que dudan del resultado", dijo, "pero no hay motivo para pensar que haya algo malo (en el experimento en sí)".
Es posible, dijo, que la anomalía en los experimentos LSND y MiniBooNE pueda ser la "sistemática", lo que significa que hay algo sobre la forma en que los neutrinos interactúan con la configuración experimental que los científicos aún no entienden. Pero también parece cada vez más posible que los científicos tengan que explicar por qué tantos otros experimentos no detectan neutrinos estériles muy reales que están apareciendo en Fermilab y Los Alamos Lab. Y si ese es el caso, tendrán que revisar toda su comprensión del universo en el proceso.
Originalmente publicado en Live Science.
With a tiny help from Google