Esto muestra las pistas de partículas resultantes de una interacción CCQE candidata de un neutrino con un núcleo de argón dentro del detector MicroBooNE. El largo rastro de un muón se ve disparado hacia la esquina superior derecha, y el rastro más corto de un protón se dirige hacia la parte inferior derecha. Crédito:MicroBooNE
Los neutrinos son tan misteriosos como omnipresentes. Una de las partículas más abundantes del universo, pasan desapercibidos a través de la mayor parte de la materia. Sus masas son tan pequeñas que hasta ahora ningún experimento ha logrado medirlas. mientras viajan casi a la velocidad de la luz.
El experimento de neutrinos MicroBooNE en el Fermilab del Departamento de Energía ha publicado una nueva medición que ayuda a pintar un retrato más detallado del neutrino. Esta medida apunta con mayor precisión a uno de los procesos que surgen de la interacción de un neutrino con un núcleo atómico, uno con un nombre elegante:dispersión cuasielástica de corriente cargada.
Los físicos han dedicado mucho tiempo a explorar las propiedades de estas partículas invisibles. En 1962, descubrieron que los neutrinos vienen en más de un tipo, o sabor. A finales de siglo, los científicos habían identificado tres sabores y también habían descubierto que los neutrinos podían cambiar de sabor a través de un proceso llamado oscilación. Este hecho sorprendente representa una revolución en la física:la primera evidencia conocida de la física más allá del modelo estándar extremadamente exitoso.
Dada la abundancia de preguntas sin respuesta relacionadas con estas elusivas partículas, la física de neutrinos está a punto de entrar en una nueva era de mediciones de alta precisión, donde los próximos experimentos intentarán extraer los parámetros de oscilación con una precisión sin precedentes. Estos experimentos utilizarán detectores de última generación para medir las interacciones de neutrinos. Para que los experimentos sean un éxito, Es imprescindible modelar con precisión las interacciones neutrino-núcleo en sus simulaciones.
Las cámaras de proyección de tiempo de argón líquido son potentes detectores de partículas que nos permiten estudiar en detalle las interacciones de los neutrinos. y estas mediciones se pueden utilizar para comparar la validez de los modelos de interacción de neutrinos en las simulaciones actuales. El experimento de neutrinos MicroBooNE es el primer experimento operativo a gran escala en Fermilab que utiliza esta novedosa tecnología de detección. Ya ha recopilado una gran cantidad de eventos de dispersión de neutrinos en el transcurso de los últimos cinco años.
Cuando un neutrino interactúa con un núcleo, puede producir un muón (un primo del electrón) y un protón a través de la dispersión cuasielástica de corriente cargada, o dispersión CCQE. MicroBooNE publicado en Cartas de revisión física la primera medición de interacciones similares a CCQE en argón para eventos que producen un solo muón y un solo protón, pero sin piones cargados, otro tipo de partícula subatómica que a menudo surge de las interacciones de los neutrinos con la materia. Esta medición restringe los cálculos esenciales para futuras mediciones e identifica las regiones donde se requiere la mejora de los modelos teóricos.
Este resultado es de gran importancia para todos los experimentos futuros de oscilación de neutrinos que utilizarán detectores de objetivo de argón. como los experimentos del programa Short-Baseline Neutrino y el Experimento internacional Deep Underground Neutrino, ambos alojados por Fermilab, que se basará en el modelado preciso de las interacciones de los neutrinos en el argón para alcanzar sus sensibilidades proyectadas.
