El Fermilab busca visitantes de otras dimensiones

Imagen izquierda: Los cazadores de neutrinos Bonnie Fleming y Mitchell Soderberg inspeccionan un prototipo del detector de argón líquido llamado ArgoNeuT, que podría alisar el camino para la construcción de las instalaciones MicroBooNE en el Fermilab.

La detección de otras dimensiones extras, más allá de las cuatro que nos son tan familiares (el espaciotiempo) sería considerada sin duda uno de los descubrimientos más trascendentales de la historia de la física. El problema es.. ¿cómo desmostrar experimentalmente la existencia de algo sobre lo que apenas sabemos nada, y que no podemos ver? Bueno, esto es algo a lo que los científicos del Laboratorio del Acelerador Nacional Fermi en Batavia (Illinois) están dedicándole tiempo. De hecho, están diseñando un experimento que podría aportar las primeras pruebas de la existencia de esas dimensiones extras.

El año pasado, los investigadores del Fermilab involucrados en un estudio llamado MiniBooNE – dedicado a detectar esas esquivas partículas subatómicas llamadas neutrinos – anunciaron que habían descubierto una anomalía sorprendente. Los Neutrinos, que no tienen carga y que tienen una masa muy pequeña, se forman a partir de las reacciones nucleares y de la desintegración de partículas. Los hay de tres tipos, llamados sabores (electrón, muón y tau) y oscilan bruscamente de un sabor a otro a medida que viajan por el espacio. Cuando los investigadores de MiniBooNE observaban un haz de neutrinos muón generados por uno de los aceleradores de partículas del Fermilab, descubrieron que un número inesperadamente alto de partículas en el rango de la alta energía (por debajo de 475 millones de electrón voltios) se habían transformado en netrinos electrón. Tras un año de análisis, los investigadores fueron incapaces de encontrar una explicación convencional para este, así llamado, exceso de baja energía. El misterio llamó mucho la atención y provocó la aparición de una intrigante y poco convencional hipótesis: un cuarto tipo de neutrino podría estar rebotando – adentro y afuera – desde otras dimensiones.

Los téoricos de las Cuerdas, que buscan unificar las leyes de la gravedad con las de la mecánica cuántica, hace tiempo que predijeron la existencia de dimensiones extras. Algunos físicos han propuesto que casi todas las partículas de nuestro universo podrían estar confinadas en un “brana” tetradimensional encastrada en una “masa” decadimensional. Pero una partícula putativa llamada neutrino estéril, que solo interactúa con otras partículas a través de la gravedad, podría ser capaz de viajar dentro y fuera de la brana, provocando cortocircuitos a través de las dimensiones extras. En el año 2005 Heinrich Päs, ahora en la Universidad de Dortmund en Alemania, Sandip Pakvasa de la Universidad de Hawai, y Thomas J. Weiler de la Universidad Vanderbilt, predijeron que la peregrinación extradimensional de neutrinos estériles podría incrementar la probabilidad de oscilaciones de sabor en las franjas de baja energía – exactamente los resultados descubiertos en el MiniBooNE dos años más tarde.

Alientados por la perspectiva de descubrir nuevas leyes de la física, el equipo del MiniBooNE pronto propuso continuar con otro experimento, llamado MicroBooNE, que pudiera probar la hipótesis de los neutrinos estériles. El nuevo detector, un tanque criogénico lleno con 170 toneladas de argón líquidom sería capaz de detectar partículas de baja energía con una precisión mucho mayor que la de su predecesor. Una nueva partícula que emergiese de una interacción con los neutrinos, ionizaría los átomos de argón a lo largo de su camino, induciendo corrientes a las matrices de cables ubicadas en el perímetro del tanque. Los científicos podrían entonces señalar la trayectoria de la partícula, lo que les permitiría distinguir mejor entre las interacciones de los neutrinos electrón y otros sucesos, con lo cual podrían determinar si realmente existe un exceso de oscilaciones en la franja de baja energía.

Con una estimación de costos de 15 millones de dólares, el tanque del MicroBooNE podría ubicarse cerca del detector MiniBooNE en el Fermilab, de modo que observar los mismos haces de neutrinos. Este pasado mes de junio, el comité de asesores del laboratorio de física aprobó la fase de diseño del proyecto; si todo va bien, el detector podría estar operativo para el año 2011.

Los investigadores esperan que MicroBooNE conduzca al desarrollo de detectores mucho más grandes, que contengan cientos de miles de toneladas de argón líquido en tanques del tamaño de un pabellón de deportes. Esta clase de instalaciones podría buecar otros fenómenos hipotéticos como la extremadamente rara desintegración de protones. “Es una nueva tecnología fantástica”, comenta Bonnie Fleming, física de la Universidad de Yale y portavoz de MicroBooNE. “Y es algo crucial para dar un nuevo paso en física”.

Nota: Este artículo se imprimió originalmente con el título: “A la caza de un nuevo neutrino”.

Traducido de Fermilab Looks for Visitors from Another Dimension

5 Comentarios

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Pedro

Propongo que para un ejercicio de divulgación científica más efectivo, de ahora en adelante en nuestras traducciones , llamemos a la “partícula putativa” simplemente “Pepe” como aporte de ciencia española. 😉

RoRo

Creo que he hecho un nuevo descubrimiento: “Estoy totalmente pegada en física”. He leído dos veces el artículo cuidadosamente y ayudada de la wikipedia y sigo sin entenderlo del todo bien… xD

1 Trackback

El Fermilab busca visitantes de otras dimensiones…

La detección de otras dimensiones extras, más allá de las cuatro que nos son tan familiares (el espaciotiempo) sería considerada sin duda uno de los descubrimientos más extrenduosos de la historia de la física. El problema es.. ¿como desmostrar experim…

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