Em um esforço para preencher os espaços em branco do Modelo Padrão da física de partículas, a ciência tem vindo a realizar uma pesquisa diligente para uma partícula hipótese conhecida como a "neutrino estéril." Se descoberto, o neutrino estéril teria adicionado ao retrato de família neutrino e ajudou a explicar uma série de quebra-cabeças que sugerem a existência de mais do que os três sabores conhecidos de neutrinos. Em última análise, tal partícula também poderia ajudar a resolver o mistério da origem da matéria escura e da assimetria matéria / antimatéria no universo.
Agora, com os mais recentes resultados de um detector de partículas de gelo no Pólo Sul, os cientistas estão quase certos de que não existe tal partícula.
Neutrinos são partículas fantasmagóricas com quase nenhuma massa e só raramente interagem com a matéria. Trilhões de neutrinos vão naturalmente através de seu corpo no tempo que leva para ler esta frase. Existem três tipos conhecidos de neutrinos: muão, electrão e tau. Sugestões de um possível quarto tipo de neutrino vieram de várias experiências. Conhecido como o "neutrino estéril", a partícula hipótese não iria interagir em tudo com a matéria, exceto, possivelmente, através da gravidade.
Descobrir o neutrino estéril também jogar uma chave no Modelo Padrão, que permite apenas os três tipos conhecidos de neutrino. "Se você jogar em um quarto neutrino, isso muda tudo", explica Francis Halzen, professor da Universidade de Wisconsin-Madison da física e investigador principal para oNeutrino Observatory IceCube , um detector de enorme embutido no fundo do gelo sob o Pólo Sul. "Estéril significa que ele não interage com a matéria em si, embora possa dramaticamente interferir com a forma neutrinos convencionais."
A única maneira de detectar um neutrino estéril é para pegá-lo no ato de se transformar em um dos outros tipos. A presença do neutrino estéril tem sido sugerido por várias experiências, inclusive no Laboratório Nacional de Los Alamos na década de 1990 e, mais recentemente, na instalação do reator nuclear de Daya Bay, perto de Hong Kong. Mas prova definitiva da existência da partícula até agora deixado os cientistas frustrados.
Agora, em um estudo publicado hoje (08 de agosto de 2016) na revista Physical Review Letters, os pesquisadores IceCube pode ter grande parte colocar para descansar a noção de este quarto tipo de neutrino. Em duas análises independentes de dados do detector Antarctic enorme - cada uma composta de valor dos dados de um ano ou cerca de 100.000 eventos de neutrinos - a característica marcante associada ao neutrino estéril estava longe de ser encontrada, diz Halzen.
As análises foram realizadas utilizando as chamadas neutrinos atmosféricos, neutrinos criado quando os raios cósmicos acidente em partículas na atmosfera superior da Terra. Os grupos concluir que há 99 por cento de certeza o neutrino estéril eV em massa sugerido por experiências anteriores não existe.
"Como Elvis, as pessoas vêem sugestões do neutrino estéril em todos os lugares", diz Halzen. "Havia esta coleção de dicas e teóricos estavam convencidos de que ele existe."
Os grupos que realizam as análises vasculhou as centenas de milhares de eventos de neutrinos que atingiram o detector IceCube após percorrendo a Terra do céu no hemisfério norte. Porque só neutrinos pode viajar através do planeta desimpedido, a Terra serve como uma tela eficaz, filtrando todos os outros tipos de partículas. IceCube consiste de 5.160 sensores de luz de detecção de congelados em cristal de gelo da Antártida claro mais de uma milha sob o Pólo Sul. Neutrinos são detectados quando eles ocasionalmente falhar em núcleos, criando um múon, e, posteriormente, um traço revelador de luz Cherenkov azul.
A pesquisa conduzida pelas equipes IceCube olhou para eventos de neutrinos que ocorrem na faixa de energia de 320 GeV a 20 TeV. Nesta faixa, Halzen observa, neutrinos estéreis iria produzir uma assinatura muito distinto.
O apelo de um quarto tipo de neutrino é que ele iria ajudar a colmatar uma lacuna na teoria que prevê que alguns neutrinos de um feixe de um tipo de neutrino proveniente de uma determinada fonte - seja ele um reator nuclear, o sol ou a atmosfera - - iria mudar de um tipo de neutrino para outro, como eles viajam para um detector distante. Seria também ajudar a resolver outros enigmas cosmológicos, como o descompasso entre matéria e antimatéria no universo e a origem da matéria escura.
"Este novo resultado destaca a versatilidade do Neutrino Observatory IceCube", segundo Olga Botner, um professor de física e astronomia na Universidade de Uppsala, na Suécia e porta-voz da colaboração IceCube. "Não é apenas um instrumento para a exploração do universo violento, mas permite estudos detalhados sobre as propriedades dos próprios neutrinos."
Deixar de detectar a partícula indescritível, porém, significa física permanece no escuro sobre a origem da pequena massa do neutrino, ou porque eles têm massa, em primeiro lugar, diz Halzen.
A Universidade de Wisconsin / Madison
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