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» » » Un experimento de Física encuentra una violación de la simetría materia / antimateria

Los resultados de un experimento de física de alto perfil en el Fermilab, parecen confirmar extrañas conclusiones que abren una brecha en el modelo estándar, lo que sugiere la existencia de una nueva partícula elemental: el cuarto sabor de neutrino.
 
Los nuevos resultados van más allá de describir una violación de la simetría fundamental del universo, que afirma que las partículas de antimateria se comportan de la misma manera que sus homólogos de materia.

Los neutrinos son partículas elementales neutras que nacen tras la descomposición radiactiva de otras partículas. Los conocidos "sabores" de los neutrinos son la contraparte neutral de los electrones, y sus primos más pesados, los muones y taus. Independientemente del sabor original de un neutrino, las partículas oscilan constantemente de un tipo a otro en un fenómeno llamado la “oscilación de sabor de neutrino."
 
Un neutrino electrón podría convertirse en un neutrino muón, y posteriormente, de nuevo en un neutrino electrón. Los científicos creían que eran tres tipos de neutrinos existentes. En este Mini Booster Neutrino Experiment, apocopado MiniBooNE, los investigadores detectaron más oscilaciones de las que serían posibles si sólo hubiera tres sabores.
 
"Estos resultados implican la existencia de partículas nuevas o que hay en juego fuerzas no previstas", señaló Byron Roe, profesor emérito del Departamento de Física, y autor del documento publicado recientemente en la revista Physical Review Letters.
 
"La explicación más simple consiste en añadir nuevas partículas, como los neutrinos, o los neutrinos estériles, que no tienen las interacciones débiles normal", añadió.
 
Los tres tipos conocidos de neutrinos interactúan principalmente con la materia a través de la fuerza nuclear débil, que los hace difíciles de detectar. La hipótesis es que este cuarto sabor no interactúa a través de la fuerza débil, lo que los hace aún más difíciles de hallar.
 
La existencia de los neutrinos estériles podría ayudar a explicar la composición del universo, comentó Louis William, científico del Laboratorio Nacional de Los Alamos, participante en el experimento MiniBooNE.
 
"Los físicos y astrónomos buscan neutrinos estériles debido a que ello podría explicar una parte o incluso la totalidad de la materia oscura del universo", señaló Luis. "Los neutrinos estériles, posiblemente puedan también explicar la asimetría de la materia del universo, o por qué el universo está principalmente compuesto de materia, en lugar de antimateria".
 
El experimento MiniBooNE, una colaboración entre unos 60 investigadores de varias instituciones, se llevó a cabo en el Fermilab, para comprobar los resultados del experimento Liquid Scintillator Neutrino Detector (LSND) del Laboratorio nacional de Los Alamos, que se inició en 1990. El LSND fue el primero en detectar más oscilaciones de neutrinos de las que tenía previstas el modelo estándar.
 
Los resultados iniciales de MiniBooNE de hace varios años, basados en los datos de un haz de neutrinos (en comparación con un haz de antineutrino), no apoyaron los resultados del LSND. El experimento LSND se llevó a cabo utilizando un haz de antineutrino, así que fue el siguiente paso para el MiniBooNE.
 
Estos nuevos resultados se basan en los datos de los tres primeros años desde un haz de antineutrino, y cuentan una historia diferente a los resultados anteriores. En principio, los datos del experimento antineutrino del MiniBooNE son compatibles con los hallazgos del LSND; así que el hecho de que los experimentos de MiniBooNE produzcan resultados distintos para antineutrinos que para los neutrinos, asombra especialmente a los físicos.
 
"El que veamos este efecto en los antineutrinos y no en los neutrinos lo hace más extraño", apuntó Roe. "Este resultado significa que serían necesarias unas adiciones más graves a nuestro modelo estándar, más de lo que se había pensado desde el primer resultado del LSND".
 
El resultado parece violar la "simetría de paridad de carga" del universo, que afirma que las leyes de la física se aplican de la misma manera a las partículas y a su contraparte las antipartículas. Violaciónes de esta simetría ya se habían visto en algunas raras descomposiciones, pero no con los neutrinos, apuntaba Roe.
 
Si bien estos resultados son estadísticamente significativos y son compatibles con las hallazgos del LSND, los investigadores advierten que necesitan investigar períodos más largos de tiempo, o experimentos adicionales antes de poder descartar las predicciones del modelo estándar.

  • - Referencia: EurekAlert!.org, 3-Nov-2010, por Nicole Casal Moore
  • - Universidad de Michigan .
  • - El documento se llama "Event Excess in the MiniBooNE Search for ν̅ μ→ν̅ e Oscillations.". Se publicará en una próxima edición de Physical Review Letters.
  • - Esta investigación está financiada por Fermilab, el Departamento de Energía y la Fundación Nacional de Ciencias.
  • Más información: Byron Roe | MiniBooNE .

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