La investigación caracteriza la marca de los neutrinos.

24 de octubre de 2023

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por el Departamento de Energía de Estados Unidos

Los neutrinos, algunas de las partículas subatómicas más secretas y menos comprendidas del mundo natural, rara vez interactúan con la materia. Esto hace que los estudios de precisión del neutrino y su análogo de antimateria, el antineutrino, sean bastante complicados. Estas partículas se estudian mejor en las fuertes emisiones de neutrinos de los reactores nucleares. Los investigadores han desarrollado una herramienta diseñada específicamente para análisis refinados de antineutrinos electrónicos del núcleo del reactor de isótopos de alto flujo (HFIR), denominada Experimento de espectro y oscilación del reactor de precisión (PROSPECT).

El consorcio PROSPECT hizo pública recientemente la medición más precisa hasta el momento del espectro energético de los antineutrinos resultante de la fisión del uranio-235 (U-235). Estos nuevos datos enriquecen la comprensión de los científicos sobre estas partículas.

Más de 60 colaboradores de 13 universidades y cuatro laboratorios nacionales conforman el equipo PROSPECT. Construyeron un sistema de detección de antineutrinos único y lo instalaron con blindaje especializado contra interferencias de fondo en el reactor de investigación HFIR, una instalación para usuarios de la Oficina de Ciencias del DOE ubicada en el Laboratorio Nacional Oak Ridge. Los experimentos se centraron principalmente en los antineutrinos producidos por la desintegración del U-235. La desintegración beta de las sustancias nucleares crea estos antineutrinos, que son las partículas de antimateria equivalentes a los neutrinos.

PROSPECT ofrece información sobre la física esencial de los neutrinos y facilita una mejor comprensión de los procesos nucleares en los reactores de fisión. El experimento ha producido la medida más precisa del espectro de energía del antineutrino U-235 y ha ayudado a establecer nuevas restricciones sobre el origen de las aparentes inconsistencias entre los datos observados y los modelos teóricos. Los resultados subrayan la necesidad de modelos mejorados para describir la generación de antineutrinos a partir de isótopos fisionables. La revista Physical Review Letters publicó los hallazgos.

Las características de los neutrinos son de interés para los científicos porque permiten probar directamente el modelo estándar de física de partículas, la teoría que aclara cómo interactúan todas las partículas fundamentales del universo. Las discrepancias entre las predicciones basadas en este modelo y los datos experimentales han generado sugerencias de fenómenos físicos que el modelo estándar no explica. En concreto, las pruebas realizadas en reactores detectaron menos neutrinos de los previstos e identificaron inconsistencias en una pequeña parte del espectro energético.

La colaboración PROSPECT proporciona una comprensión de estas discrepancias con un nuevo espectro de energía de referencia y nuevas restricciones sobre el origen de estas desviaciones del modelo de datos.

Los experimentos realizados en reactores nucleares han alcanzado hitos críticos en la física de neutrinos, incluida la detección experimental inicial de la partícula y la verificación de que los neutrinos cambian de forma a medida que atraviesan el espacio. La alta intensidad de HFIR y un núcleo compacto de combustible U-235 altamente enriquecido lo convierten en un lugar ideal para estudiar más a fondo la asociación entre reactores y nuevos conocimientos sobre las propiedades de los neutrinos.

Información de la revista: cartas de revisión física

Fuente del artículo: Departamento de Energía de EE. UU.