O programa experimental BeEST, abreviação de " Beryllium Electron-capture with Superconducing Tunnel junctions, " está utilizando a reconstrução de momentum completa do decaimento da captura de elétrons nucleares em átomos de berílio-7 radioativos para pesquisar essas novas "partículas fantasmas". Crédito:Spencer Fretwell, Escola de Minas do Colorado
Experimentos detectaram anomalias que sugerem um novo tipo de neutrino, um que iria além do modelo padrão da física de partículas e talvez abrisse um portal para o setor escuro. Mas ninguém jamais observou diretamente essa partícula hipotética.
Agora, um detector quântico de matéria escura e um acelerador de partículas proposto sonhado por aprendizado de máquina estão prontos para provar se o neutrino estéril existe.
O ciclotron IsoDAR forneceria dez vezes mais corrente de feixe do que qualquer máquina existente, de acordo com a equipe do MIT que o projetou. Ocupando apenas uma pequena pegada subterrânea, o ciclotron pode dar sinais definitivos de neutrinos estéreis dentro de cinco anos.
Ao mesmo tempo, esse feixe intenso poderia resolver um grande problema no tratamento do câncer:a produção de isótopos radioativos suficientes para matar células cancerosas e escanear tumores. O feixe pode produzir grandes quantidades de isótopos médicos e até mesmo permitir que hospitais e laboratórios menores façam os seus próprios.
“Há uma conexão direta entre a tecnologia que pode ser usada para entender nosso universo, e a tecnologia que pode ser usada para salvar a vida das pessoas, "disse Loyd Waites, um MIT Ph.D. candidato que discutirá os planos na reunião de outono de 2021 da Divisão de Física Nuclear da APS.
Dos caçadores de neutrinos estéreis existentes, um dos mais poderosos do mundo possui um único detector. O BeEST (pronuncia-se "besta") pode soar como um gigante, mas o experimento usa um sensor quântico para medir os recuos nucleares do "pontapé" de um neutrino.
Uma imagem da fonte de íons usada pela equipe do ciclotron IsoDAR, que mostra o feixe de íons brilhando dentro do dispositivo. Crédito:colaboração IsoDAR
Este método limpo procura a partícula misteriosa sem o obstáculo adicional de procurar suas interações com a matéria normal. Apenas um mês de testes rendeu um novo benchmark que cobre uma ampla faixa de massa - aplicável a experimentos de neutrinos estéreis muito maiores, como o KATRIN.
“Este trabalho inicial já exclui a existência deste tipo de neutrino estéril até 10 vezes melhor do que todos os experimentos de decaimento anteriores, "disse Kyle Leach, um professor associado da Escola de Minas do Colorado, quem apresenta a primeira rodada de resultados (relatado recentemente em Cartas de revisão física ) na reunião.
O BeEST, uma colaboração de 30 cientistas de 10 instituições na América do Norte e Europa, é também o primeiro projeto a usar com sucesso o berílio-7, considerado o núcleo atômico ideal para a caça ao neutrino estéril. A seguir:escalar a configuração do BeEST para muitos mais sensores, usando novos materiais supercondutores.
