Em 27 de outubro, Fleming e outros lideres do experimento internacional anunciaram os primeiros resultados da busca do MicroBooNE por uma anomalia que poderia indicar um quarto tipo de neutrino, uma parta­cula subatômica considerada um bloco de construção fundamental da matéria.

Criados a partir da decomposição de elementos radioativos, os neutrinos não carregam carga elanãtrica e viajam pelo universo quase totalmente não afetados pelas forças naturais. Existem três tipos conhecidos, ou “sabores”, de neutrino: elanãtron, maºon e tau. Um quarto neutrino teorizado, o neutrino estanãril, existiria fora dos parametros atuais do Modelo Padra£o de Fa­sica de Partí­culas - e pode explicar certas "anomalias" em dados provenientes de um experimento anterior chamado MiniBooNE e outros experimentos.

A descoberta de uma nova parta­cula seria um momento transformador para a investigação cienta­fica.

Lana§ado em 2008, o experimento MicroBooNE estuda como os neutrinos interagem e se alteram a uma distância de 500 metros. Seu detector de 12 metros de comprimento, localizado fora de Chicago, contanãm 170 toneladas de arga´nio la­quido, que é40% mais denso que a a¡gua. Quando um neutrino atinge o núcleo de um a¡tomo de arga´nio no detector, sua colisão cria um borrifo de fragmentos departículas subatômicas. Rastrear essaspartículas permite que os cientistas revelem o tipo e as propriedades do neutrino que as produziu.

De acordo com as novas descobertas, quatro análises separadas do MicroBooNE não encontraram nenhum inda­cio de uma anomalia indicando este neutrino estanãril. a‰ a descoberta mais abrangente atéagora para uma pesquisa baseada em acelerador de neutrinos estanãreis (outras pesquisas, incluindo o experimento PROSPECT de Yale , são baseadas em reatores nucleares).

Fleming, professor de física na Faculdade de Artes e Ciências de Yale, propa´s o experimento MicroBooNE. Ela falou com a Yale News sobre as últimas descobertas do experimento.

Bonnie Fleming: Nãovemos inda­cios de um neutrino estanãril.

Existem várias anomalias, tanto nos experimentos baseados em aceleradores, como o MiniBooNE, quanto nos experimentos com reatores, que podem ser explicados por um ou vários neutrinos estanãreis. Mas nosso resultado desfavorece fortemente um neutrino estanãril como a única fonte da anomalia observada por MiniBooNE.

Fleming: Talvez seja surpreendente que ainda não tenhamos uma explicação para o que estãocausando a anomalia do MiniBooNE. As coisas que consideramos os possa­veis “suspeitos usuais” - um excesso de neutrinos de elanãtrons, por exemplo, ou o aparecimento de fa³tons aºnicos de decaimentos Delta - não são responsa¡veis. No entanto, existem outras explicações e ainda um grande mistério que a MicroBooNE ira¡ abordar. Ainda hámais trabalho a fazer.

Fleming: Podemos usar esses primeiros testes para orientar quais perguntas faremos daqui para frente, tanto com a segunda metade dos dados do MicroBooNE, que ainda não foram analisados, quanto com os dois outros experimentos no programa de linha de base curta no Fermilab [onde o MicroBooNE estãobaseada], ainda em construção e apenas comea§ando a coletar dados.

a‰ como se pegássemos uma lanterna em um quarto escuro e a ilumina¡ssemos em algumas áreas para ver se podemos encontrar uma resposta. Mostramos que a interpretação mais prova¡vel ou mais popular, além do modelo padra£o, não existe. Agora temos que direcionar a lanterna para outras áreas.

Fleming: MicroBooNE éo primeiro de uma longa linha de experimentos com neutrinos que agora usam essa tecnologia. Ele havia sido desenvolvido na Europa anos antes, e as imagens fotogra¡ficas produzidas pelos prota³tipos LArTPC eram muito promissoras, mas não haviam sido usadas com sucesso em um experimento. Na verdade, uma conclusão cra­tica desse resultado éque os detectores LArTPC podem ser usados ​​com muito sucesso para a física de neutrino de precisão.

MicroBooNE mostrou que um experimento de longa duração pode ter sucesso com a tecnologia - e que podemos analisar dados com uma riqueza de informações de precisão fornecidas por esta técnica de detecção.

Fleming: Meu grupo em Yale forneceu uma primeira prova de princa­pio nos Estados Unidos para a tecnologia. Vimos as primeiras “trilhas” de interações de neutrinos em uma ca¢mara de precisão LArTPC nos Estados Unidos - chamada de “Yale TPC” em 2007.

Fui o porta-voz fundador do experimento Argon Neutrino Teststand (ArgoNeuT), que foi o precursor do MicroBooNE, e o porta-voz fundador da MicroBooNE (desde 2012, sou co-porta-voz).

Construa­mos a ca¢mara de projeção do tempo para MicroBooNE aqui em Yale no Laborata³rio Wright. Em seguida, foi montado com o resto do detector no Fermilab em Illinois. Desde então, nossa equipe de análise em Yale tem colaborado principalmente com o Brookhaven National Laboratory e também com a University of California-Santa Barbara [UCSB] e a University of Michigan na análise de "células de arame" - a maissensívele inclusiva das novas análises explorar neutrinos de elanãtrons no experimento. Os alunos e pa³s- doutorandos de Yale foram essenciais para esta análise, em particular com o trabalho de dissertação de Brooke Russell e, mais recentemente, com a coliderana§a do esfora§o da canãlula de Wire pa³s-doutorado em Yale Jay Hyun Jo (junto com o ex-pa³s-doutorado em Brookhaven Hanyu Wei).

Outros alunos e pa³s-doutorandos em Yale que contribua­ram para esta análise são Xiao Luo, que agora estãono corpo docente da UCSB, e os alunos London Cooper-Troendle e Kaicheng Li. A próxima fase do experimento, em busca da fonte da anomalia no modo de fa³ton aºnico - onde ainda não iluminamos a lanterna o suficiente - estãosendo conduzida pelos estudantes de graduação de Yale Giacomo Scanavini e Lee Hagaman.

Fleming: Quando comecei em Yale em 2004, LArTPCs era uma tecnologia marginal nos Estados Unidos. As pessoas me disseram que trabalhar na tecnologia era muito arriscado. Costumava dizer que ninguanãm se sentava ao meu lado nas mesas de almoa§o da cafetaria do Fermilab.

Agora, não apenas o MicroBooNE deu frutos com um resultado profundo e crítico abordando uma anomalia de longa data no campo, mas também a comunidade cienta­fica nesse a­nterim abraa§ou esta tecnologia tanto que seráusada para a próxima geração de experimentos , incluindo o experimento internacional Deep Underground Neutrino (DUNE).

Com relação ao resultado real que a MicroBooNE observou, estou muito orgulhoso por termos feito um excelente trabalho abordando isso. A Ma£e Natureza éapenas isso, então o fato de nosso resultado não sugerir neutrinos estanãreis éapenas o que anã. No futuro, temos uma tecnologia transformacional para nos ajudar a realmente entender o que os neutrinos estãonos dizendo sobre o universo.