El experimento MiniBooNE con antineutrinos confirma los datos de LSND y apunta a la existencia de un neutrino estéril

Leer las traducciones de Kanijo es siempre un placer; hoy recomiendo la lectura de “Experimento físico sugiere la existencia de una nueva partícula,” Ciencia Kanija, 2 nov. 2010. Un cuarto “sabor” de neutrino podría haber sido descubierto en el Mini Booster Neutrino Experiment, conocido como MiniBooNE, en el Fermilab, que ha estudiado el cambio de “sabor” (llamado oscilación) de neutrinos muónicos en neutrinos electrónicos. El artículo se ha publicado en Physical Review Letters y “la explicación más simple” a los resultados observados es “una nueva partícula similar al neutrino, un neutrino estéril, que no sufre la interacción débil.” La evidencia sobre los neutrinos estériles no es nueva, ya que el experimento Liquid Scintillator Neutrino Detector (LSND) en el Laboratorio Nacional de Los Alamos ya la obtuvo en los 1990. Los resultados iniciales de MiniBooNE, publicados hace varios años, no apoyaban los resultados del LSND, pero utilizaban un haz de neutrinos en lugar de un haz de antineutrinos, como utilizó el experimento LSND. Los nuevos resultados de MiniBooNE utilizan un haz de antineutrinos y apoyan los hallazgos del LSND. Que haces de neutrinos y de antineutrinos se comporten de forma diferente sugiere nuevas fuentes de violación de la simetría CP (de carga-paridad) en el universo. Un gran trabajo experimental que dará mucho que hablar en los próximos años. El artículo técnico, para los interesados en los detalles, es The MiniBooNE Collaboration, “Event Excess in the MiniBooNE Search for ν̅ μν̅ e Oscillations,” Phys. Rev. Lett. 105: 181801, 26 October 2010 [gratis en ArXiv desde el 7 Jul. 2010]).

El experimento MiniBooNE ha estudiado la oscilación de antineutrinos muónicos en antineutrinos electrónicos en un flujo de antineutrinos muónicos emitidos por la colisión de protones contra átomos de berilio. Ha estudiado 566 millones de billones de colisiones p-Be. Ha observado un exceso de (solo) 20’9 ± 14’0 eventos en el rango de energías de 475 < E < 1250 MeV. El experimento LSND observó un exceso de antineutrinos electrónicos con una evidencia de 3’8 sigma (se requieren 5 sigma para proclamar un descubrimiento). Análisis previos de MiniBooNE habían encontrado un exceso a 3’0 sigma de neutrinos electrónicos con energía menor de 475 MeV que no tenía explicación. La hipótesis más razonable era una simple fluctuación estadística.

Si se confirman estos resultados de MiniBooNE (junto a los resultados de LSND, KARMEN2 y MINOS) todo apunta a física más allá del modelo estándar. Si la física de los antineutrinos es diferente a la de los neutrinos, las consecuencias pueden ser de gran calado. Por ejemplo, si la masa de neutrinos y antineutrinos es diferente sería evidencia de una violación de la simetría CPT. La existencia de un neutrino estéril explica gran parte del resultado observado pero no lo explica completamente. Algunos teóricos consideran necesario un modelo 3+2 (con dos neutrinos estériles) en lugar de un modelo 3+1. Habrá que estar al tanto sobre cómo evoluciona este asunto en los próximos meses.

Matemáticas y morfogénesis de la ciudad como un ser vivo

La ciudad está “viva” ya que está siempre en movimiento, como un ser vivo nace, se desarrolla, se cura de sus lesiones (como daños de guerra) y, a veces, muere en parte o totalmente. Las ciudades presentan una amplia diversidad tanto en su forma general (circular, en expansión, lineal o incluso fractal) como en el aspecto de su sistema de calles (regular, orgánico o árboreo). Esta diversidad responde a limitaciones internas y externas y puede ser explicada por la matemática que modela el desarrollo de los seres vivos y los mecanismos de formación de patrones mediante morfogénesis. El resolución de Euler del problema de los puentes de Königsberg gracias al uso de un grafo en el que las aristas son las calles y los vértices son sus intersecciones, ha llevado a Thomas Courtat, del Laboratorio de Materiales y Sistemas Complejos, CNRS, Universidad de París, y sus colegas a desarrollar un modelo de la ciudad basado en su red de calles que permite analizar, manipular y explicar la morfogénesis de las ciudades. Las calles se dividen en pequeños trozos elementales que contienen toda la información adicional necesaria para reconstruir el mapa completo de la ciudad (posición y tipo de edificios, parques, etc.). Las calles pueden crecer de forma dinámica en función de una serie de reglas que modelan el crecimiento orgánico de la ciudad. La política urbanística de la ciudad se modela mediante un campo potencial que describe el atractivo a la hora de crecer de cada punto del espacio disponible para hacerlo. En la simulación del crecimiento de la ciudad, una vez elegido el punto más atractivo en cada momento se le conecta con la red de calles ya existente y se hace crecer en un pequeño trozo dicha red de calles. Courtat y sus colegas han introducido varias métricas (medidas) que caracterizan la topología de primer y segundo orden, la anisotropía y el crecimiento de las calles que permiten determinar el campo potencial que guía el crecimiento de la ciudad. Estos potenciales permiten comparar cualitativa y cuantitativamente ciudades entre sí. El artículo técnico es Thomas Courtat, Catherine Gloaguen, Stephane Douady, “Mathematics and Morphogenesis of the City, A Geometrical approach,” ArXiv, 8 Oct 2010.