Argón. Está a nuestro alrededor. Está en el aire que respiramos luces incandescentes con las que leemos y globos de plasma con los que muchos de nosotros jugamos cuando éramos niños.

En forma líquida, El argón también es un objetivo económico y eficaz para los experimentos de física de neutrinos. El 21 de febrero Los científicos de Fermilab comenzaron a enfriar ICARUS, el detector de partículas más grande del programa de neutrinos de línea base corta del laboratorio, y a llenarlo con 760 toneladas de argón líquido. acercar ICARUS a la operación y la búsqueda de un cuarto tipo de neutrino.

"El programa de neutrinos de referencia corta es asombroso porque finalmente resolverá resultados anómalos de larga data en las mediciones de neutrinos, "dijo Robert Wilson, portavoz adjunto de ICARUS y profesor de física en la Universidad Estatal de Colorado.

"Los neutrinos son un componente fundamental y abundante de nuestro universo:todavía sabemos muy poco sobre ellos, y esto me mantiene muy interesado en seguir buscando sus propiedades, "agregó Carlo Rubbia, Premio Nobel y portavoz de ICARUS.

Hace más de 20 años, Los científicos del Laboratorio Nacional de Los Alamos encontraron más antineutrinos electrónicos de los que esperaban en sus resultados del detector de neutrinos de centelleo líquido. En un experimento de seguimiento más de 10 años después, Los científicos del experimento MiniBooNE en Fermilab observaron una inconsistencia similar y descubrieron una nueva anomalía en sus datos de neutrinos.

Los científicos se preguntan si esto fue más que una coincidencia.

Un cuarto tipo de neutrino

Está bien establecido que los tres tipos de neutrinos conocidos:electrón, muon y tau - oscilan, o cambiar, el uno al otro. Para estudiar estas oscilaciones y cómo ocurren, los científicos necesitan neutrinos para interactuar con algo. Para ÍCARO, esa sustancia es argón líquido.

En el experimento ICARUS, un haz de neutrinos de tipo muón interactuará con el argón líquido y debería, En teoria, producen principalmente partículas cargadas llamadas muones. (Un haz de neutrinos de tipo electrónico debería producir principalmente electrones). Pero dados los resultados del detector de neutrinos de centelleo líquido y MiniBooNE, esto es solo una parte de la historia, e ICARUS tiene la intención de llenar los vacíos.

"¿Qué pasa si los neutrinos están oscilando en un neutrino que no interactúa en absoluto, ¿Ni siquiera un poco como lo hacen otros neutrinos? ", dijo Wilson." Esta no es una extensión natural de la teoría de los neutrinos, pero podría explicar los resultados de LSND y MiniBooNE ".

Un cuarto tipo de neutrino, a diferencia de los demás, no se convertiría en una partícula cargada complementaria al interactuar en un detector. De hecho, no interactuaría en absoluto. Por la mecánica cuántica, sin embargo, este llamado neutrino estéril aún podría oscilar entre tipos de neutrinos y alterar el patrón de oscilación que observará ICARUS.

El descubrimiento de un neutrino estéril cambiaría el modelo estándar de partículas subatómicas y afectaría nuestra comprensión de cómo ha evolucionado el universo.

Del relleno al haz

La ubicación óptima de ICARUS, el tamaño y el material del detector lo hacen excepcionalmente sensible a la detección de neutrinos que mostrarían este efecto de oscilación. Si los científicos de ICARUS encuentran más neutrinos de electrones en su haz de neutrinos de tipo muón de lo esperado, por fin tendrían pruebas concretas de neutrinos estériles.

Las mediciones de ICARUS también informarán cómo los experimentos de neutrinos de línea de base larga recopilan y analizan datos. Por ejemplo, La experiencia de los científicos en ICARUS informará a los mucho más grandes, Experimento internacional de neutrinos subterráneos profundos, alojado por Fermilab. La tecnología de detección de argón líquido de ICARUS se adaptará para DUNE, que usará 70, 000 toneladas de argón líquido para estudiar los tres tipos de neutrinos conocidos y cómo cambian de uno a otro.

"ICARUS ha recorrido un largo camino desde su concepción y actividad de toma de datos en el Laboratorio Gran Sasso en Italia y ahora se acerca a una nueva fase de adquisición de datos aquí en Fermilab. Estoy encantado de ver el entusiasmo de una generación más joven de científicos ahora en trabajar en este experimento, "Dijo Rubbia.

Llevará aproximadamente ocho semanas llenar ICARUS con argón líquido. Una vez que el detector está lleno, los científicos comprobarán su estabilidad y la pureza del argón. Luego, encenderán la energía por primera vez desde que ICARUS se dirigió al Fermilab a través del Océano Atlántico. Esperan ver las primeras huellas de partículas a finales de este año.