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    El fondo de neutrinos cósmicos nos diría mucho sobre el universo, dice un investigador
    Detector de neutrinos Super-Kamiokande de Japón. Crédito:Universe Today

    Los lectores de Universe Today probablemente ya estén familiarizados con el concepto de fondo cósmico de microondas (CMB). Su descubrimiento fortuito por parte de un par de radioastrónomos de los Laboratorios Bell es materia de leyenda astronómica. Durante las últimas décadas, ha ofrecido muchos conocimientos sobre el Big Bang y los orígenes de nuestro universo. Pero hay otra señal de fondo menos conocida que podría ser igual de revolucionaria, o al menos creemos que lo es.



    El fondo de neutrinos cósmicos (CvB) se ha postulado durante años, pero aún no se ha encontrado, principalmente porque los neutrinos son notoriamente difíciles de detectar. Ahora, un artículo del profesor Douglas Scott de la Universidad de Columbia Británica, desarrollado como parte de una escuela de verano sobre neutrinos celebrada por la Escuela Internacional de Física de AstroPartículas en la ciudad italiana de Varenna, analiza lo que potencialmente podríamos aprender si logramos detectar el CvB eventualmente.

    El artículo está escrito en un estilo caprichoso y se publicó en arXiv. , por lo que no está claro si será revisado formalmente por pares (o si los revisores eliminarán la imagen del "elefante en la habitación"). Sin embargo, si bien aborda algunas matemáticas avanzadas, se centra principalmente en cosas potenciales que podemos aprender al analizar el CvB.

    No sorprende que muchos de esos hechos tengan mucho que ver con los neutrinos. Todavía no sabemos mucho sobre ellos, como señala el Dr. Scott en su introducción. ¿Por qué hay tres tipos? ¿Cómo se comparan entre sí? Y una cosa particularmente dolorosa para los físicos de partículas es cuáles son exactamente sus masas.

    Fraser entrevista al Dr. Ned Wright sobre los orígenes del CMB.

    El CvB podría proporcionar información sobre esas tres cuestiones y aún más sobre la formación de galaxias y el propio Big Bang. Primero, abordemos el peso de los neutrinos. Una de las mayores dudas con respecto al peso es si las masas de los tres tipos de neutrinos tienen una jerarquía "normal" o "invertida". Esos dos estados cambian cuál de los tres tipos es el "más pequeño". En la jerarquía normal, la masa del tercer tipo de neutrino es mucho mayor que la masa de los otros dos, que son casi iguales. En la jerarquía invertida, las masas de los dos primeros tipos siguen siendo equivalentes pero mucho más masivas que las del tercer tipo.

    Una vez que se recopilan datos en el CvB, los astrónomos pueden analizar la forma esperada de las formas de onda basándose en el supuesto de cualquiera de las jerarquías, pero descubrir cuál se ajusta mejor a los datos observables. Es bastante simple en términos astronómicos, pero recopilar esos datos sigue siendo la parte difícil. Sin embargo, si podemos reducir las masas equivalentes de los neutrinos, podríamos calcular otro parámetro cosmológico fundamental:la suma de todas sus masas.

    Si bien ese objetivo a largo plazo aún está lejos, algunas preguntas de mayor escala podrían responderse simplemente entendiendo el CvB de manera más general. Las mediciones del CvB también pueden verse complicadas por neutrinos de otras fuentes, como por ejemplo de otras galaxias. Si entendiéramos los parámetros del propio CvB, podríamos eliminar esa parte de la señal, lo que nos permitiría analizar más de cerca los neutrinos que fueron emitidos originalmente desde galaxias fuera de la nuestra. Con esa información, podríamos probar o refutar algunas suposiciones sobre las primeras etapas de la formación de galaxias, especialmente con respecto a la cantidad de energía que emiten.

    El CvB podría contribuir a nuestra comprensión del Big Bang.

    Dado que los neutrinos desempeñan un papel en todo, desde nuestra comprensión de la materia oscura hasta cuestiones fundamentales sobre la física de partículas, es natural que más de una disciplina esté tratando de determinar estos factores por sí misma. Los físicos de partículas, que dependen de colisiones de alta energía en aceleradores de partículas en lugar de colisiones fortuitas de neutrinos creados a lo largo del universo, también buscan comprender su masa. El Dr. Scott cree que podría ser beneficiosa una colaboración entre astrónomos que buscan desentrañar los secretos del CvB y físicos de partículas que esperan construir un caso suficiente para las características de estas elusivas partículas desde cero. Pasar unas semanas en una villa italiana discutiendo los matices de sus campos ciertamente suena como una excelente manera de iniciar esa colaboración.

    Más información: Douglas Scott, El trasfondo de los neutrinos cósmicos, arXiv (2024). DOI:10.48550/arxiv.2402.16243

    Información de la revista: arXiv

    Proporcionado por Universe Today




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