El Gran Colisionador de Hadrones

[Alriga]

FASER. Nuevo detector del LHC para la búsqueda de partículas ligeras con interacción débil
FASER (Forward Search Experiment) es un nuevo experimento del LHC para la búsqueda de partículas ligeras con interacción débil asociadas a la Materia Oscura […] FASER complementará el programa de Física en curso del CERN, extendiendo su potencial de descubrimiento a potenciales nuevas partículas...

..Los detectores modernos son máquinas tremendamente complicadas. Tienen muchas capacidades, cada cual con una función diferente. Hay partes dedicadas a detectar un tipo particular de partícula. Y aún algunas partículas no pueden ser detectadas, como los neutrinos...

Irvine, California, 20 de marzo de 2023: un equipo dirigido por físicos de la Universidad de California, Irvine, ha detectado por primera vez en la historia neutrinos creados por un colisionador de partículas.

Es el resultado más reciente del Forward Search Experiment, o FASER, un detector de partículas diseñado y construido por un grupo internacional de físicos e instalado en el CERN, Suiza. Allí, FASER intenta detectar partículas producidas por el Gran Colisionador de Hadrones LHC del CERN.

"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", dijo Jonathan Feng , físico de partículas de UC Irvine y coportavoz de FASER Collaboration, quien inició el proyecto que involucra a más de 80 investigadores de la UCI y 21 instituciones asociadas.

Brian Petersen, físico de partículas del CERN, anunció los resultados el domingo en nombre de FASER en la 57ª conferencia Rencontres de Moriond Electroweak Interactions and Unified Theories en Italia.

Los neutrinos, que fueron descubiertos hace casi 70 años, son las partículas más abundantes en el cosmos y "fueron muy importantes para establecer el modelo estándar de física de partículas", dijo el coportavoz de FASER Jamie Boyd, físico de partículas del CERN. “Pero ningún neutrino producido en un colisionador había sido detectado por un experimento hasta ahora”.

La mayoría de los neutrinos estudiados por los físicos han sido neutrinos de baja energía. Pero los neutrinos detectados por FASER son la energía más alta jamás producida en un laboratorio y son similares a los neutrinos que se encuentran cuando las partículas del espacio profundo desencadenan cascadas de partículas en nuestra atmósfera.

FASER en sí mismo es nuevo y único entre los experimentos de detección de partículas. A diferencia de otros detectores en el CERN, como ATLAS, que tiene varios pisos de altura y pesa miles de toneladas, FASER pesa aproximadamente una tonelada y cabe perfectamente dentro de un pequeño túnel lateral en el CERN. Y tomó solo unos pocos años diseñarlo y construirlo usando repuestos de otros experimentos. Los neutrinos son las únicas partículas conocidas que los grandes instrumentos del Gran Colisionador de Hadrones no pueden detectar directamente, por lo que la observación exitosa de FASER significa que finalmente se está explotando todo el potencial físico del colisionador.

Más allá de los neutrinos, el otro objetivo principal de FASER es ayudar a identificar las partículas que componen la materia oscura, que los físicos creen que comprende la mayor parte de la materia del universo, pero que nunca han observado directamente.

FASER aún tiene que encontrar signos de materia oscura, pero con el LHC listo para comenzar una nueva ronda de colisiones de partículas en unos pocos meses, el detector está listo para registrar cualquiera que aparezca.

Fuente: UC Irvine-led team is first to detect neutrinos made by a particle collider

Todo esto es lo que dice la nota de prensa de la UCI, pero no lo acabo de entender completamente: yo tenía entendido que en el famosísimo experimento OPERA se generaban neutrinos muónicos en el Super Proton Synchrotron del CERN (SPS) de Ginebra, que es un colisionador de partículas, y que se detectaban en forma de neutrinos tau en el Gran Sasso a 730 km de distancia para estudiar las oscilaciones de neutrinos. Eso sucedía hacia 2010-2012.

¿Cuál es la diferencia esta vez, que los neutrinos detectados son electrónicos? ¿O la diferencia es el mecanismo de detección?

Saludos.

PD. He encontrado el powerpoint que en la "57ª conferencia Rencontres de Moriond Electroweak Interactions and Unified Theories" presentó Brian Petersen, este es el enlace: First Physics Results from the FASER Experiment

[Weip]

Bueno es que en un colisionador no hay muchas partículas que se detecten directamente, al final se suele inferir la presencia de muchas partículas más por según qué tipos de radiación y partículas cargadas que por la partícula que buscas en sí. La noticia entiendo que es la detección directa de neutrinos en un colisionador, que eso sí es una novedad, porque hasta ahora las "detecciones" eran indirectas.

[Alriga]

Hoy La Mula Francis ha publicado un artículo sobre el tema FASER logra la primera observación de un neutrino producido en las colisiones protón-protón del LHC Run 3
Saludos.

[Weip]

Gracias Alriga, explicado directamente en castellano se entiende mejor el resultado y los objetivos de FASER. En la presentación que adjuntastes en el PD también se entiende, pero quizás son más optimistas.

[carroza]

Hola.

Yo entiendo que los neutrinos que se detectaban en OPERA eran neutrinos, inicialmente muónicos, que se producian en el CERN en un acelerador, mediante colisiones de protones con blancos estáticos. Esencialmente, muchisiomos protones pegan un pepinazo a un nucleo cualquiera, se producen muchisimos piones, esos piones decaen en muones y neutrinos muónicos, los neutrinos muónicos (muchísimos, y razonablemente localizados), viajan al Gran Sasso, y algunos (muy pocos) de ellos se detectan. Estos son neutrinos de energias no muy altas, que pueden producir una tau (1.77 GeV) pero poco más.

De lo que se habla aqui es de algunos neutrinos, muy energéticos, que se producen en colsiones p-p del LHC. Los neutrinos muy energéticos, con energias comparables a las masas de W y Z (unos 100 GeV) que interaccionan con la materia tanto o más que los electrones, y por tanto, pueden detectarse con alta eficiencia con los detectores adecuados.

Un saludo