Finalmente se está explotando todo el potencial físico del colisionador
Bajo las montañas suizas, en el mayor acelerador de partículas del mundo, los físicos han cerrado por fin una brecha de más de seis décadas: por primera vez, un colisionador ha detectado los neutrinos que él mismo produce. Este logro del equipo de la Universidad de California Irvine no es solo un triunfo técnico, sino una apertura filosófica —las partículas más esquivas del universo, llamadas 'fantasmas' por su resistencia a ser vistas, han cedido ante la perseverancia humana, y con ello se abre una nueva ventana hacia los misterios del cosmos.
- Durante más de sesenta años, los neutrinos producidos en colisionadores escapaban sin dejar rastro, convirtiendo su detección en uno de los grandes desafíos pendientes de la física de partículas.
- El experimento FASER logró capturar neutrinos de la energía más alta jamás generada en un laboratorio, comparables a los que llegan desde los rincones más violentos del universo.
- El anuncio sacudió la comunidad científica internacional al presentarse en la conferencia Encuentros de Moriond en Italia, marcando un antes y un después en la física experimental.
- Por primera vez, los científicos pueden estudiar en la Tierra partículas que antes solo era posible observar indirectamente cuando chocaban con la atmósfera terrestre.
- El Gran Colisionador de Hadrones, que ya podía detectar casi cualquier partícula que producía, completa ahora su capacidad: los neutrinos ya no son la excepción invisible.
En el subsuelo de Suiza, dentro del Gran Colisionador de Hadrones, un equipo de la Universidad de California Irvine logró lo que los físicos llevaban décadas intentando: detectar neutrinos producidos por el propio colisionador. Lo consiguieron gracias a FASER, un dispositivo diseñado para captar estas partículas que, por su escasa interacción con la materia, habían escapado siempre de los detectores más avanzados.
Los neutrinos son las partículas más abundantes del universo y, al mismo tiempo, las más difíciles de atrapar. Descubiertos en 1956, nunca antes habían sido detectados dentro de un colisionador de partículas. Lo que hace aún más significativo este hallazgo es que los neutrinos capturados poseen la energía más alta jamás producida en laboratorio, con propiedades similares a las de los neutrinos cósmicos que bombardean constantemente la atmósfera terrestre desde el espacio profundo.
Jamie Boyd, portavoz del experimento, subrayó que aunque los neutrinos fueron fundamentales para construir el modelo estándar de la física, ningún colisionador había podido detectar los suyos propios hasta ahora. Los resultados se presentaron en la 57.ª conferencia Encuentros de Moriond, celebrada en Italia en marzo de 2023.
Para Dave Casper, físico experimental de la UCI, el significado es claro: el colisionador puede por fin explotar todo su potencial. Estos neutrinos de altísima energía no solo completan el inventario de partículas detectables, sino que abren una vía inédita para estudiar fenómenos astrofísicos extremos que, hasta hoy, solo podían inferirse de forma indirecta.
En el corazón de Suiza, bajo tierra, en el Gran Colisionador de Hadrones, sucedió algo que los físicos llevaban décadas esperando: detectaron neutrinos. No neutrinos que llegaran del espacio profundo, no los que nacen en el corazón de las estrellas, sino los que se crean cuando dos haces de partículas chocan entre sí a energías extremadamente altas. Fue la primera vez que alguien lo lograba.
El equipo de la Universidad de California Irvine, dirigido por Jonathan Feng y otros investigadores, utilizó un dispositivo llamado FASER —Experimento de Búsqueda Directa— para captar estas partículas esquivas. Los neutrinos son, en cierto sentido, las más abundantes del universo, pero también las más evasivas: casi no interactúan con la materia, por eso los físicos las llaman "fantasma". Fueron descubiertos en 1956, pero durante más de sesenta años, ningún colisionador de partículas había logrado detectar los que produce.
Lo que hace notable este descubrimiento es la energía de los neutrinos capturados. Son los de mayor energía jamás creados en un laboratorio, y tienen características similares a los neutrinos cósmicos que llueven constantemente sobre la atmósfera terrestre desde el espacio profundo. Esto abre una puerta inesperada: ahora los científicos pueden estudiar en la Tierra partículas que, hasta ahora, solo podían observar indirectamente a través de lo que sucede cuando chocan con la atmósfera.
Jamie Boyd, uno de los portavoces del experimento FASER, explicó que aunque los neutrinos fueron cruciales para establecer el modelo estándar de la física de partículas, nunca antes un colisionador había logrado detectar los que él mismo producía. Eso cambió el domingo, cuando los resultados fueron anunciados en la 57.ª conferencia Encuentros de Moriond, celebrada en Italia entre el 18 y el 25 de marzo.
La importancia de esto va más allá de la física de laboratorio. Boyd señaló que estos neutrinos de altísima energía pueden revelar secretos del espacio profundo de formas que ningún otro método permite. Son una ventana nueva hacia la astrofísica de partículas, hacia esos fenómenos cósmicos violentos y lejanos que generan radiación de energías inimaginables.
Dave Casper, físico experimental en la UCI, resumió el alcance del logro: finalmente se está explotando todo el potencial físico del colisionador. Durante años, el Gran Colisionador de Hadrones ha sido capaz de detectar casi cualquier partícula que produce, excepto los neutrinos. Eran los únicos que escapaban, invisibles incluso para los detectores más sofisticados. Ahora, con FASER, eso ha cambiado. La física de partículas tiene una herramienta nueva, y con ella, nuevas preguntas que responder.
Notable Quotes
Hemos descubierto neutrinos de una fuente completamente nueva, los colisionadores de partículas, en los que dos haces de partículas chocan entre sí a una energía extremadamente alta— Jonathan Feng, investigador del proyecto
Estos neutrinos de muy alta energía en el LHC son importantes para comprender observaciones realmente emocionantes en astrofísica de partículas— Jamie Boyd, portavoz de FASER
The Hearth Conversation Another angle on the story
¿Por qué es tan difícil detectar neutrinos si son tan abundantes en el universo?
Porque casi no interactúan con nada. Un neutrino puede atravesar tu cuerpo, la Tierra entera, sin tocar un solo átomo. Es como intentar atrapar el viento con una red de pescar.
Entonces, ¿cómo logró FASER detectarlos en el colisionador?
Cuando dos haces de partículas chocan a energías extremadamente altas en el LHC, crean neutrinos. FASER está posicionado de tal manera que puede captar algunos de esos eventos raros. Es cuestión de volumen y precisión.
¿Qué hace especiales a estos neutrinos detectados?
Su energía. Son los más energéticos jamás creados en un laboratorio. Y eso es importante porque se parecen a los neutrinos cósmicos que vienen del espacio profundo, así que ahora podemos estudiar esos fenómenos lejanos sin esperar a que lleguen hasta nosotros.
¿Esto cambia lo que sabemos sobre las partículas?
No cambia lo que sabemos, pero abre nuevas formas de saberlo. Los neutrinos ya eran fundamentales para el modelo estándar, pero ahora tenemos una fuente controlada para estudiarlos. Es como tener un laboratorio que imita lo que sucede en el universo.
¿Qué viene después?
Ahora que sabemos que es posible, FASER y otros experimentos pueden mejorar sus detectores, captar más neutrinos, estudiar sus propiedades con mayor detalle. Cada descubrimiento abre preguntas nuevas.