Si se confirma su existencia, podrían explicar la materia oscura y podrían señalar el camino a otras partículas exóticas que no encajan en el modelo estándar de la física.
Este modelo es la mejor idea de los físicos de cómo las partículas interactúan con tres de las cuatro fuerzas fundamentales: el electromagnetismo y las fuerzas nucleares fuerte y débil. "Hasta ahora no tenemos ninguna medida convincente de alguna partícula que no participe en las interacciones del modelo estándar", dice Tom Weiler de la Universidad de Vanderbilt en Nashville, Tennessee.
Los Neutrinos estériles, por contraste, serían impermeables a estas fuerzas y sensibles sólo a la gravedad, una fuerza que se encuentra fuera de la jurisdicción del modelo estándar. "Quién encuentre la primera de tales partículas estaría abriendo una ventana a la posibilidad de un nuevo conjunto de partículas", dice Weiler. Estas incluyen al gravitón, señalado de llevar a la fuerza gravitacional.
Debido a que los neutrinos estériles sólo interactúan con la gravedad, la más débil de las cuatro fuerzas, ellos no están fuertemente acoplados a la materia en nuestro universo. Algunas teorías sugieren que esto permitiría a los neutrinos estériles escapar de las tres dimensiones espaciales que nos son familiares. Si eso le sucede tambien a los gravitones, podría explicar por qué la gravedad es tan débil. "Podría ser que al encontrar un neutrino estéril, también estaríamos encontrando una prueba de dimensiones extra", dice Weiler.
¿Entonces por qué los físicos piensan que los neutrinos estériles podrían existir? Una de las razones es que podrían servir de contraste para los neutrinos ordinarios - las partículas subatómicas que vienen en tres tipos (ver diagrama abajo). Los tres tipos tienen spin a la izquierda - un misterio, ya que cualquier otro tipo conocido de partícula subatómica pueden tener spin a la izquierda o a la derecha.Si los neutrinos estériles tuvieran spin a la derecha, equilibrarían a sus hermanos con spin a la izquierda. El hecho de que los neutrinos estériles sólo interactúan a través de la gravedad también los convierte en candidatos para explicar la materia oscura, el elusivo pegamento adicional gravitacional que parece tener las galaxias y otras estructuras cósmicas juntas.
los tres tipos de neutrinos conocidos podrían ser balanceados por un cuarto tipo el neutrino estéril.
Pero la búsqueda de evidencia de las partículas ha sido difícil, por decir lo menos. En las últimas dos décadas se ha visto una montaña rusa de mediciones experimentales alternativamente impulsándo y frenándo el caso del neutrino estéril . Muchos de los giros y vueltas se basan en torno a las observaciones de un tipo de neutrino ordinario convirtiéndose en otro a un ritmo inesperado, lo que sugiere que pudiera haber pasado por una fase intermedia estéril.
Ahora el juego de esconderse y buscar puede estar llegando a su fin. Tres líneas independientes de evidencia están empezando a apuntalar el caso de los neutrinos estériles. "Todas están apuntando en la misma dirección", dice David Spergel de la Universidad de Princeton. Todos los nuevos estudios implican observaciones del cielo o del chorro de neutrinos provenientes desde el espacio.
Una línea de evidencia sugiere que los neutrinos estériles suavizaron acumulaciones de materia (grupos) en el universo temprano. Estos grupos comenzaron como fluctuaciones cuánticas en una sopa de partículas y radiación que llenó el espacio justo después del Big Bang. Gracias a la gravedad, los grupos crecieron con el tiempo, llegando a ser las galaxias.
La luz más antigua que podemos detectar la radiación cósmica de fondo, muestra una instantánea de la estructura del universo cuando tenía unos 380.000 años. Las mediciones anteriores de esta luz hechas por la Sonda de la NASA Wilkinson Microwave Anisotropy dieron a entender que estos grupos eran menos agrupados de lo esperado, suponiendo que sólo habían tres tipos de neutrinos ordinarios. Ahora, el Telescopio Atacama Cosmología en Chile y el Telescopio del Polo Sur lo han confirmado en una resolución más alta, Spergel lo informó en una conferencia en honor de Stephen Hawking en Cambridge, Reino Unido (ver aquí). "Una manera de entender eso es si tenemos más especies de neutrinos", dice Spergel.
Los neutrinos de cualquier clase apenas interactúan con la materia, lo que significa que no se dejan atrapar por los grupos, sino que simplemente salieron a toda velocidad hacia el espacio. El resultado es que se suavizan las diferencias entre una parte del universo y otro. "Están contribuyendo a la energía total del universo, pero no se quedan en pozos gravitacionales, por lo que no contribuyen al crecimiento de las estructuras", dice Spergel.
Los resultados no son estadísticamente significativos por el momento, pero las ultra-agudas observaciones del telescopio Planck de la Agencia Espacial Europea, , el cual se lanzó en el 2009, deberían revelar este suavizado en el 2013 si está allí.
Las distancias entre las galaxias también podría exponer las maquinaciones de los neutrinos estériles. En la infancia del universo, los fotones empujando hacia fuera desde los grupos de partículas subatómicas crearon ondas de presión que se propagaron como las ondulaciones de las gotas de lluvia que caen en un estanque. Estas ondulaciones sólo podrían extenderse, siempre y cuando el universo estuviera tan caliente que los electrones y los protones se mantuvieran por separado, sin embargo. Cuando el universo se enfrió lo suficiente para que las partículas subatómicas se combinaran para formar átomos, el estanque efectivamente se congeló, dejando un anillo con un radio de 500.000 años luz alrededor de cada grupo.
Dado que las ondulaciones eran ondas de presión, donde había más materia, más se formaron las galaxias en los anillos y también en los grupos originales. A medida que el universo se expandía, los anillos también lo hicieron, y por lo tanto los investigadores creen que las galaxias deberían estar agrupadas con separaciones de unos 500 millones de años luz de distancia en la actualidad.
Sin embargo, nueva evidencia desde el Sloan Digital Sky Survey sugiere que no lo están. Kushal Mehta, de la Universidad de Arizona en Tucson y sus colegas dicen que las galaxias pueden agruparse en su lugar a 480 millones de años luz de distancia (ver aquí).
Los neutrinos estériles podrían ser los culpables de eso, también más neutrinos harían que el universo se expandiera a un ritmo más rápido, obligando al estanque a congelarse más pronto. Las ondulaciones habrían sido más pequeñas, explicando por qué las galaxias parecen estar agrupadas juntas más de cerca en la actualidad.
Por último, el detector de neutrinos IceCube en la Antártida ha registrado una escasez de neutrinos muón producidos cuando los rayos cósmicos chocan contra la atmósfera. Eso sugiere que pudieron haberse transformado en neutrinos estériles, ya que si sólo pudieran transformarse en sus hermanos normales, alli habrían más rastros(ver aquí).
Las Incertidumbres experimentales en toda la investigación anterior significa para los físicos que el romance con el neutrino estéril no ha terminado todavía. "Sabemos que los datos estarán mejor dentro de un año", dice Spergel. .
Podrían los neutrinos estériles explicar el extraño resultado de la velocidad de los neutrinos hasta la fecha?
En septiembre del año pasado, los investigadores del experimento OPERA debajo de la montaña del Gran Sasso en Italia informaron que los neutrinos viajando allí desde el CERN cerca de Ginebra, Suiza, habían superado la velocidad de la luz. Eso envió ondas de choque a través del mundo de la física, ya que aparentemente violaba la teoría especial de la relatividad de Einstein.
Al principio, Tom Weiler de la Universidad de Vanderbilt en Nashville, Tennessee, pensó que los neutrinos estériles podrían ser capaces de explicar la observación. Debido a que interactúan muy débilmente con la materia, Weiler y sus colegas pensaron que podrían tener acceso a otras dimensiones. Sugirieron que los neutrinos de OPERA podrían haberse transformado en neutrinos estériles en pleno vuelo, tomando un atajo a través de una dimensión extra, y apareciendo en el detector 60 nanosegundos antes.
Pero esa opción pareció menos probable después de que el equipo de OPERA repitiera su experimento con un más ajustado racimo de partículas en los siguientes dos meses. Los nuevos datos sugirieron que todos los neutrinos estaban rompiendo el límite de velocidad, y no sólo algunos de ellos.
"Eso es más difícil de lograr", dice Weiler. "Es más difícil hacer que todos los neutrinos se conviertan en estériles,para ir a través de dimensiones extra y volver a ser activos para ser detectados por ópera".
fuente de la informacióm:
http://www.newscientist.com/article/mg21328524.400-sterile-neutrinos-leave-ghostly-fingerprints-on-cosmos.html
