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Ponencias del CIEMAT en las jornadas del Centro de Física de Partículas, Astropartículas y Nuclear
La instalación IFMIF-DONES (International Fusion Materials Irradiation Facility-DEMO Oriented Neutron Source) generará neutrones con un espectro de energías similar a los que se producirán en un reactor de fusión nuclear de deuterio-tritio, lo que permitirá entender qué materiales pueden usarse y cómo se ven afectados por el alto flujo de neutrones. Para ello, IFMIF-DONES generará neutrones bombardeando litio líquido con iones de deuterio acelerados.
Además de para la irradiación de materiales de fusión, IFMIF DONES ofrece unas condiciones únicas para la realización de experimentos científicos y el desarrollo de aplicaciones. El haz continuo de neutrones saliente de la estación de irradiación de materiales (denominada test cell) permitiría abordar un amplio rango de actividades: estudios de estructura nuclear, medidas de activación, producción de radioisótopos, medidas de radiobiología o la aplicación de técnicas de inspección no destructivas (neutrografías o análisis de rayos gamma de activación), entre otras.
Por otro lado, la extracción de un haz pulsado de deuterones (con cero impacto en la operación de irradiación) permitiría construir la que sería la instalación de tiempo de vuelo de neutrones más intensa del mundo: TOF-DONES.
Gracias a la experiencia adquirida en la instalaciónn_TOF del CERN, la comunidad española de física nuclear está en inmejorables condiciones para aprovechar IFMIF-DONES e impulsar sustancialmente su producción científica y tecnológica en otros campos más allá de la fusión.
Finalmente, el Dr. José I. Crespo Anadón presentó en su ponencia "Latest results on light-sterile neutrinos: MicroBooNE experiment's first results" los recientes resultados del experimento de neutrinos MicroBooNE. MicroBooNE es un detector basado en la tecnología de cámara de proyección temporal de argón líquido (LArTPC) expuesto al haz de neutrinos Booster Neutrino Beam de Fermilab, el principal laboratorio de física de partículas de Estados Unidos situado a las afueras de Chicago.
Los primeros resultados de MicroBooNE han examinado la posibilidad de que ciertas anomalías observadas en previos experimentos de neutrinos estén causadas por dos procesos de física más allá del modelo estándar. Por un lado, MicroBooNE ha buscado un posible exceso de sucesos en las interacciones de neutrinos que excitan a un protón o un neutrón haciéndole emitir un fotón. Por otro lado, MicroBooNE ha buscado un exceso de neutrinos de tipo electrónico en el haz de neutrinos, algo que podría estar causado por la existencia de un nuevo tipo de neutrino, el neutrino estéril, que no está sujeto a las interacciones del modelo estándar. En ambos casos no se ha observado tal exceso, permitiendo establecer los límites más restrictivos a ambos procesos hasta la fecha.
MicroBooNE continuará analizando sus datos para poner a prueba otras hipótesis más exóticas que explicarían las anomalías observadas. En breve, dos nuevos detectores basados en la misma tecnología se sumarán a la búsqueda y examinarán el flujo de neutrinos del haz a distintas distancias, ICARUS y SBND que cuenta con participación del CIEMAT.
La tecnología LArTPC ha experimentado un avance espectacular en la última década, impulsada por el objetivo final de ser empleada en el futuro experimento de oscilaciones de neutrinos de larga distancia DUNE (Deep Underground Neutrino Experiment), que también cuenta con una destacada participación del CIEMAT. DUNE medirá en un mismo experimento la posible violación de la simetría de carga-paridad que distingue partículas de antipartículas para los neutrinos, el orden de las masas de los neutrinos, la detección de neutrinos astrofísicos procedentes del estallido de una supernova cercana y del Sol, y búsquedas de física más allá del modelo estándar.
Los investigadores M.ª Isabel Josa Mutuberría y José I. Crespo Anadón del Departamento de Investigación Básica, y Daniel Cano Ott del Departamento de Energía del CIEMAT, impartieron ponencias plenarias en las pasadas XIII Jornadas del CPAN (Centro de Física de Partículas, Astropartículas y Nuclear), la reunión anual de la comunidad española dedicada a estas áreas de la física celebrada en Huelva los días 21 a 23 de marzo en la histórica Casa Colón.
La Dra. M.ª Isabel Josa presentó en la ponencia "Highlights from LHC Run 2 and prospects for Run 3" un resumen de los principales resultados obtenidos por los experimentos ATLAS, CMS y LHCb con los datos del segundo periodo de operación (Run 2, 2015 - 2018) del colisionador LHC (Large Hadron Collider) del CERN (Laboratorio Europeo de Física de Partículas, Ginebra (Suiza)). El Run 2 ha supuesto un progreso significativo en la caracterización del bosón de Higgs, descubierto en 2012, mediante la medida precisa de sus propiedades en todos los modos de producción y en los diversos modos de desintegración accesibles.
Se han medido de forma exhaustiva multitud de procesos del modelo estándar en el sector del quark top -el quark con mayor masa de todos- y en el de los bosones vectoriales W y Z mediadores de la interacción débil. Estas medidas se han contrastado con las predicciones teóricas más precisas para avanzar en la comprensión de sus mecanismos de producción, extraer parámetros físicos básicos y buscar desviaciones indicativas de nueva física.
El Run 2 también ha extendido las búsquedas de nuevas partículas que pudieran constituir la materia oscura del universo, así como de otras señales propuestas en extensiones del modelo estándar con nuevas simetrías y partículas para solucionar las limitaciones que éste presenta.
El experimento LHCb ha medido con altísima precisión parámetros específicos relativos a la física del quark b. Ciertas medidas de LHCb están en creciente desacuerdo con las predicciones del modelo estándar, lo que podría sugerir la no conservación de ciertas simetrías que hasta ahora se consideraban como fundamentales.
El nuevo periodo de operación del LHC comenzará en unas semanas y se extenderá hasta 2025. El objetivo es mejorar sustancialmente la precisión de muchas de las medidas gracias a mejoras implementadas en los detectores y al desarrollo de nuevos métodos instrumentales y de análisis. Con ello se podrá confirmar o descartar las anomalías observadas, buscar posibles discrepancias adicionales con el modelo estándar y ampliar la búsqueda de indicios de nueva física a regiones que todavía no han sido exploradas suficientemente.
La segunda ponencia, "Nuclear science and applications at IFMIF-DONES", estuvo a cargo