Fábrica de neutrinos

Una fábrica de neutrinos es un tipo de complejo acelerador de partículas propuesto para medir en detalle las propiedades de los neutrinos , partículas fundamentales con interacciones extremadamente débiles que pueden viajar en línea recta a través de la materia ordinaria durante miles de kilómetros. La fuente de los neutrinos sería la desintegración de muones acelerados en secciones rectas de un anillo de almacenamiento. Los problemas técnicos que rodean estos proyectos son, en general, similares a los de un colisionador de muones .

Una fábrica de neutrinos crearía un haz de neutrinos bastante concentrado en un punto de la Tierra y lo dispararía hacia abajo, probablemente en dos haces emitidos en direcciones diferentes desde un anillo de almacenamiento de muones subterráneo con forma de pista de carreras , hasta que los haces reaparecieran en otros puntos. Un ejemplo podría ser un complejo en el Reino Unido que enviara haces a Japón (véase Super-Kamiokande ) e Italia ( LNGS ). Las propiedades de los neutrinos se examinarían en los sitios remotos para determinar cómo evolucionan con el tiempo. Esto proporcionaría información sobre sus masas y propiedades de interacción débil . ^{[ 1 ]}

El proyecto se encuentra actualmente en la fase de diseño conceptual. En 2007 se completó un "Estudio de Alcance" internacional y, a continuación, se llevó a cabo un esfuerzo internacional para redactar un informe de diseño ^{[ 2 ]} que inspiró varios conceptos experimentales posteriores. ^{[ 3 ] [ 4 ]}

Se están desarrollando muchas tecnologías nuevas para este tipo de experimentos, incluido el uso de chorros de metal líquido como objetivo para la producción de piones, que se está probando en el "experimento MERIT" del CERN ., el uso de aceleradores de gradiente alterno de campo fijo (FFAG) , que se están probando en el experimento EMMA, y cavidades de reducción de energía de hidrógeno líquido para reducir la divergencia en el haz de muones durante las etapas intermedias.

Hasta la década de 1990, se asumía que los neutrinos no tenían masa, pero los resultados experimentales de las búsquedas de neutrinos solares (los producidos en el núcleo del Sol ) y otros son inconsistentes con esta suposición, e indican, por lo tanto, que el neutrino sí tiene una masa muy pequeña (véase el problema del neutrino solar ).

Al producir un haz intenso de neutrinos muónicos y electrónicos , estos aceleradores permitirían avances importantes en el estudio de los neutrinos y sus interacciones, y permitirían: ^{[ 5 ]}

• Estudios de alta precisión de los parámetros de oscilación de los neutrinos (en particular, los relacionados con los neutrinos electrónicos).

• La búsqueda de interacciones de neutrinos más allá de las predichas por el Modelo Estándar de la física de partículas .

• La búsqueda de neutrinos estériles y materia oscura ligera .

nuSTORM ( Neutrinos from STORed Muons ) es una instalación propuesta de línea de base corta que inyectará muones de 1 a 6 GeV/ c en un anillo de almacenamiento con forma de pista de carreras. Los neutrinos provenientes de la desintegración de muones proporcionan un flujo y un espectro de energía conocidos con una precisión de ≲1  %, lo que permite:

• Mediciones de sección transversal ν–núcleo a nivel porcentual relevantes para experimentos de línea de base larga como DUNE e Hyper-K.
• búsquedas sensibles de neutrinos estériles y
• una prueba a nivel de sistema de los componentes necesarios para una fábrica de neutrinos completa. ^{[ 12 ] [ 13 ]}

Se han llevado a cabo estudios conceptuales tanto en el CERN como en Fermilab , posicionando a nuSTORM como el primer paso en el camino de I+D hacia un colisionador de muones de alta energía. ^{[ 14 ] [ 15 ]}

• NuMI en Fermilab
• MINOS y MINOS+ en Fermilab

• Fábrica B
• Fábrica Higgs
• Neutrino
• Experimento de neutrinos subterráneo profundo
• oscilación de neutrinos
• Detector de neutrinos

• Experimento Internacional de Enfriamiento por Ionización de Muones
• "Información general" . Estudio internacional de diseño.