Científicos de una colaboración internacional han dado un paso significativo hacia la resolución de un enigma que ha perdurado en la física de partículas: la ausencia de evidencia de un cuarto tipo de neutrino, conocido como neutrino estéril. Este hallazgo proviene del experimento MicroBooNE, realizado en el Laboratorio Nacional Fermi, bajo la dirección del Departamento de Energía de EE. UU., donde investigadores, incluidos miembros de la Universidad de Manchester, han estado trabajando arduamente.
A lo largo de las últimas décadas, los experimentos en física han observado el comportamiento anómalo de los neutrinos, partículas subatómicas que nos rodean. Este comportamiento no se alinea con lo que establece el Modelo Estándar de la física de partículas. Una de las teorías más prometedoras para explicar estas anomalías era la existencia del neutrino estéril, una partícula hipotética que no interactúa con la materia y podría atravesar el universo sin ser detectada.
Resultados del Experimento MicroBooNE
Utilizando un detector altamente sensible llamado MicroBooNE, situado en dos haces diferentes de neutrinos, los científicos observaron el comportamiento de miles de neutrinos durante varios años. Si existiera un cuarto tipo de neutrino, habría dejado una huella clara. Sin embargo, los resultados publicados en la revista Nature indican que no se encontró evidencia alguna y descartan esta explicación con un 95% de certeza.
Justin Evans, profesor de Física de Partículas en la Universidad de Manchester y co-portavoz del experimento MicroBooNE, comentó: “Cada vez que descartas una posibilidad donde podría haber física más allá del Modelo Estándar, te impulsa a buscar en otros lugares. Este resultado estimulará una búsqueda creativa dentro de la comunidad dedicada a los neutrinos para encontrar nuevas formas emocionantes de investigar.”
Contribuciones Clave al Proyecto
La Universidad de Manchester ha desempeñado un papel crucial en este avance. La doctora Elena Gramellini fue fundamental en el programa físico del experimento utilizando el haz NuMI, mientras que la profesora Roxanne Guenette contribuyó significativamente al programa de oscilación a corto alcance del MicroBooNE. El nuevo estudio se basa directamente en ese trabajo pionero.
Los neutrinos se clasifican en tres tipos conocidos o sabor: muón, electrón y tau. Estos pueden transformarse entre sí durante su trayecto; sin embargo, este fenómeno no puede ser completamente explicado por el Modelo Estándar actual. Experimentos anteriores como LSND y MiniBooNE también sugirieron que los neutrinos muónicos estaban oscilando hacia electrones a distancias más cortas de lo esperado.
Pendientes Nuevas Investigaciones sobre Neutrinos
Aunque este descubrimiento elimina una posible explicación para las anomalías observadas en el comportamiento de los neutrinos, el misterio persiste. Los científicos continúan analizando datos adicionales del MicroBooNE y otros experimentos dentro del Programa de Neutrinos a Corto Alcance están igualmente involucrados en esta investigación.
Aparte de buscar nueva física, la colaboración MicroBooNE está proporcionando información valiosa sobre cómo interactúan los neutrinos con el argón líquido. Este conocimiento será beneficioso para futuros experimentos similares como el Deep Underground Neutrino Experiment.
Matthew Toups, científico senior en Fermilab y co-portavoz del MicroBooNE, expresó: “Es realmente emocionante participar tanto en ciencia puntera que tiene un gran impacto en nuestro campo como desarrollar técnicas novedosas que apoyarán futuras mediciones científicas.”
Este estudio ha sido publicado en la revista Nature
Título completo: Búsqueda de neutrinos estériles ligeros con dos haces de neutrinos en MicroBooNE.
DOI: 10.1038/s41586-025-09757-7
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