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| Neutrino estéril, fundamentos de la física entre las interpretaciones de los resultados anómalos. |
El Experimento Baksan sobre Transiciones Estériles (BEST) sondea la anomalía del galio y sus posibles conexiones con las oscilaciones entre neutrinos activos y estériles. Los últimos resultados de BEST confirman una anomalía observada en experimentos anteriores. Esto podría apuntar a una nueva partícula elemental aún no confirmada, el neutrino estéril, o indicar la necesidad de una nueva interpretación de un aspecto de la física del modelo estándar, como la sección transversal del neutrino.
Utilizando 26 discos irradiados de cromo 51, un radioisótopo sintético del cromo, y la fuente de 3,4 megacurie de neutrinos electrónicos, BEST irradió un tanque interior y otro exterior de galio, un metal blando y plateado que también se utilizó en experimentos anteriores, aunque previamente en un montaje de un solo tanque. El isótopo germanio 71 se crea mediante la reacción de los neutrinos de electrones del cromo 51 y el galio.
Basándose en un modelo teórico, la tasa de producción de germanio 71 medida fue un 20-24% inferior a la esperada. Esta disparidad corresponde a una anomalía de un experimento anterior.
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| Situado en las profundidades del Observatorio de Neutrinos de Baksan, en las montañas del Cáucaso (Rusia), el blanco de galio de dos zonas, a la izquierda, contiene un tanque interior y otro exterior de galio, que es irradiado por una fuente de neutrinos electrónicos. Crédito: A. A. Shikhin |
BEST se basa en el Experimento Soviético-Americano de Galio (SAGE), un experimento de neutrinos solares al que el Laboratorio Nacional de Los Álamos contribuyó significativamente a partir de finales de la década de 1980. En el experimento también se utilizaron fuentes de galio y neutrinos de alta intensidad. Los resultados de esa y otras investigaciones revelaron una deficiencia de neutrinos de electrones, una diferencia entre los resultados esperados y los observados conocida como la "anomalía del galio". La deficiencia podría interpretarse como una prueba de la existencia de oscilaciones entre los estados del neutrino electrónico y del neutrino estéril.
La misma anomalía se repitió en el experimento BEST. Las posibles explicaciones incluyen de nuevo la oscilación en un neutrino estéril. La hipotética partícula podría constituir una parte esencial de la materia oscura, una forma de materia prospectiva que se cree que constituye la gran mayoría del universo físico. Sin embargo, esta interpretación puede necesitar más pruebas, ya que la medición de cada depósito fue aproximadamente la misma, aunque más baja de lo esperado.
Otras posibilidades para la anomalía incluyen una mala interpretación de los datos teóricos del experimento o que la propia física tenga que ser revisada. Según Elliott, la sección transversal del neutrino electrónico nunca se ha medido a estas energías. La densidad de electrones en el núcleo atómico, por ejemplo, es un dato teórico para calcular la sección transversal que es difícil de establecer.
Los científicos revisaron la metodología del experimento para asegurarse de que no se cometieran errores en aspectos de la investigación, como la colocación de la fuente de radiación o las operaciones del sistema de recuento. Las futuras iteraciones de la investigación, si se llevan a cabo, podrían incluir una fuente de radiación diferente con mayor energía, mayor vida media y sensibilidad a longitudes de onda de oscilación más cortas.
Fuentes, créditos y referencias:
V. V. Barinov et al., Results from the Baksan Experiment on Sterile Transitions (BEST), Physical Review Letters (2022). DOI: 10.1103/PhysRevLett.128.232501
V. V. Barinov et al., Search for electron-neutrino transitions to sterile states in the BEST experiment, Physical Review C (2022). DOI: 10.1103/PhysRevC.105.065502