IceCube prueba el modelo estándar con neutrinos desde abajo
Ojos abajo: IceCube busca los neutrinos desde más allá del horizonte
Un estudio sobre neutrinos que transitan por la Tierra realizado por el IceCube Neutrino Observatory en el Polo Sur ha determinado la sección transversal de interacción para energías de neutrinos . El valor medido es 1.3 veces el predicho por el Modelo Estándar, pero las fuentes de error conocidas en el análisis hacen que el resultado sea consistente con la teoría.
Debido a que los neutrinos interactúan con la materia solo a través de la gravedad y la fuerza débil, son notoriamente difíciles de capturar en detectores a escala de laboratorio. Experimentos como el del observatorio IceCube pueden gestionarlo solo debido a los enormes volúmenes objetivo que abarcan: más de 5000 sensores ópticos se extienden a lo largo de 86 pozos verticales para monitorear un kilómetro cúbico de hielo. Cuando los neutrinos interactúan con nucleones dentro de ese volumen, producen muones que viajan más rápido que la velocidad de la luz local. Los débiles destellos de radiación de Cherenkov que resultan pueden ser observados por múltiples sensores de luz individuales, revelando la dirección desde la cual el neutrino ingresó al experimento.
Nueva gama de energía
Las investigaciones previas de la interacción de neutrinos han definido el comportamiento de la partícula hasta solo 370 GeV, que es el máximo accesible utilizando haces de neutrinos derivados de aceleradores. Ahora, escribiendo en Nature , la colaboración de IceCube ha reportado la detección de neutrinos en tránsito natural que ocurren en la Tierra con energías entre 6.3 y 980 TeV.
"Aunque solo sea un primer vistazo, y no una medida de precisión aún, para los neutrinos, es como poner en marcha un acelerador con energía de haz más de 100 veces mayor", explica Francis Halzen , investigador principal del proyecto IceCube. "Ese es un paso más grande que del Tevatron al LHC".
"Eso es un paso más grande que del Tevatron al LHC"
Francis Halzen, Universidad de Wisconsin - Madison
Dentro del rango de energía investigado hasta ahora, la sección transversal de interacción aumenta linealmente con la energía de partículas. Aun así, los neutrinos en el extremo superior todavía son extremadamente penetrantes y atraviesan la Tierra con muy pocas posibilidades de ser interceptados.
La importancia del rango más alto observado por IceCube radica en el hecho de que, por encima de 10 TeV, el Modelo Estándar predice que la sección transversal de interacción del neutrino comienza a aumentar más lentamente. Por lo tanto, las mediciones en esta región tienen el potencial de abrir agujeros en la teoría a través de la cual se puede vislumbrar nueva física.
Subiendo desde abajo
Para probar la teoría, los investigadores examinaron más de 100 millones de eventos de detección e identificaron 10.784 muones que pasaron por el experimento a más de 90 ° del cenit. Dado que estas partículas parecían originarse por debajo del horizonte, representan un subconjunto distinto de la gran mayoría creada por las colisiones de rayos cósmicos con la atmósfera. Los muones en este subconjunto solo pueden haber sido producidos por neutrinos que pasaron por la Tierra antes de interactuar con el detector.
El equipo IceCube luego comparó el flujo medido de neutrinos ascendentes con un conjunto de referencia que llegó desde ángulos menos profundos, habiendo atravesado menos de la masa de la Tierra. Los neutrinos de mayor energía y aquellos con ángulos de incidencia más alejados de la horizontal se atenuaron en mayor grado. Utilizando un modelo de densidad de la Tierra derivado de estudios sísmicos (y un valor bien limitado para la masa total del planeta), los investigadores llegaron a una relación de sección transversal de energía que es consistente con las predicciones del Modelo Estándar.
Primeros días
Los resultados utilizados en el análisis informado se obtuvieron a partir de observaciones realizadas en solo un año, en 2009 y 2010. "Tenemos ocho años de datos en este momento y obtendremos una mejor medición en el futuro", dice Halzen. "El número de eventos con alta energía que son sensibles a la absorción debería acumularse linealmente con el tiempo, por lo que anticipo una reducción significativa de las barras de error".
Estos datos adicionales también se verán reforzados por las observaciones de otro sitio, el Telescopio Neutrino Kilómetro Cúbico (KM3NeT) , que actualmente se encuentra en construcción. El investigador de KM3NeT Maarten de Jong , que no participó en el trabajo reciente, dijo: "El informe de la colaboración IceCube muestra muy bien lo que podemos aprender sobre estas enigmáticas partículas mediante el uso de aceleradores de partículas cósmicas. El detector KM3NeT se ubicará en el aguas profundas del mar Mediterráneo en lugar de en hielo. Una vez completado, aumentará significativamente la muestra de neutrinos registrada por IceCube, produciendo una mejor resolución y un campo de visión complementario. Con KM3NeT, podremos descubrir dónde estos cósmicos aceleradores de partículas son y cómo funcionan ".
Sobre el Autor
Marric Stephens es reportero de physicsworld.com
Ojos abajo: IceCube busca los neutrinos desde más allá del horizonte
Un estudio sobre neutrinos que transitan por la Tierra realizado por el IceCube Neutrino Observatory en el Polo Sur ha determinado la sección transversal de interacción para energías de neutrinos . El valor medido es 1.3 veces el predicho por el Modelo Estándar, pero las fuentes de error conocidas en el análisis hacen que el resultado sea consistente con la teoría.
Debido a que los neutrinos interactúan con la materia solo a través de la gravedad y la fuerza débil, son notoriamente difíciles de capturar en detectores a escala de laboratorio. Experimentos como el del observatorio IceCube pueden gestionarlo solo debido a los enormes volúmenes objetivo que abarcan: más de 5000 sensores ópticos se extienden a lo largo de 86 pozos verticales para monitorear un kilómetro cúbico de hielo. Cuando los neutrinos interactúan con nucleones dentro de ese volumen, producen muones que viajan más rápido que la velocidad de la luz local. Los débiles destellos de radiación de Cherenkov que resultan pueden ser observados por múltiples sensores de luz individuales, revelando la dirección desde la cual el neutrino ingresó al experimento.
Nueva gama de energía
Las investigaciones previas de la interacción de neutrinos han definido el comportamiento de la partícula hasta solo 370 GeV, que es el máximo accesible utilizando haces de neutrinos derivados de aceleradores. Ahora, escribiendo en Nature , la colaboración de IceCube ha reportado la detección de neutrinos en tránsito natural que ocurren en la Tierra con energías entre 6.3 y 980 TeV.
"Aunque solo sea un primer vistazo, y no una medida de precisión aún, para los neutrinos, es como poner en marcha un acelerador con energía de haz más de 100 veces mayor", explica Francis Halzen , investigador principal del proyecto IceCube. "Ese es un paso más grande que del Tevatron al LHC".
"Eso es un paso más grande que del Tevatron al LHC"
Francis Halzen, Universidad de Wisconsin - Madison
Dentro del rango de energía investigado hasta ahora, la sección transversal de interacción aumenta linealmente con la energía de partículas. Aun así, los neutrinos en el extremo superior todavía son extremadamente penetrantes y atraviesan la Tierra con muy pocas posibilidades de ser interceptados.
La importancia del rango más alto observado por IceCube radica en el hecho de que, por encima de 10 TeV, el Modelo Estándar predice que la sección transversal de interacción del neutrino comienza a aumentar más lentamente. Por lo tanto, las mediciones en esta región tienen el potencial de abrir agujeros en la teoría a través de la cual se puede vislumbrar nueva física.
Subiendo desde abajo
Para probar la teoría, los investigadores examinaron más de 100 millones de eventos de detección e identificaron 10.784 muones que pasaron por el experimento a más de 90 ° del cenit. Dado que estas partículas parecían originarse por debajo del horizonte, representan un subconjunto distinto de la gran mayoría creada por las colisiones de rayos cósmicos con la atmósfera. Los muones en este subconjunto solo pueden haber sido producidos por neutrinos que pasaron por la Tierra antes de interactuar con el detector.
El equipo IceCube luego comparó el flujo medido de neutrinos ascendentes con un conjunto de referencia que llegó desde ángulos menos profundos, habiendo atravesado menos de la masa de la Tierra. Los neutrinos de mayor energía y aquellos con ángulos de incidencia más alejados de la horizontal se atenuaron en mayor grado. Utilizando un modelo de densidad de la Tierra derivado de estudios sísmicos (y un valor bien limitado para la masa total del planeta), los investigadores llegaron a una relación de sección transversal de energía que es consistente con las predicciones del Modelo Estándar.
Primeros días
Los resultados utilizados en el análisis informado se obtuvieron a partir de observaciones realizadas en solo un año, en 2009 y 2010. "Tenemos ocho años de datos en este momento y obtendremos una mejor medición en el futuro", dice Halzen. "El número de eventos con alta energía que son sensibles a la absorción debería acumularse linealmente con el tiempo, por lo que anticipo una reducción significativa de las barras de error".
Estos datos adicionales también se verán reforzados por las observaciones de otro sitio, el Telescopio Neutrino Kilómetro Cúbico (KM3NeT) , que actualmente se encuentra en construcción. El investigador de KM3NeT Maarten de Jong , que no participó en el trabajo reciente, dijo: "El informe de la colaboración IceCube muestra muy bien lo que podemos aprender sobre estas enigmáticas partículas mediante el uso de aceleradores de partículas cósmicas. El detector KM3NeT se ubicará en el aguas profundas del mar Mediterráneo en lugar de en hielo. Una vez completado, aumentará significativamente la muestra de neutrinos registrada por IceCube, produciendo una mejor resolución y un campo de visión complementario. Con KM3NeT, podremos descubrir dónde estos cósmicos aceleradores de partículas son y cómo funcionan ".
Sobre el Autor
Marric Stephens es reportero de physicsworld.com