¿Cómo se detectan los neutrinos?

La técnica de detección depende de la energía del neutrino. Básicamente es mucho más fácil detectar neutrinos de alta energía, por dos razones. Una es que la sección transversal para la interacción del neutrino con la materia crece rápidamente con la energía del neutrino. En segundo lugar, la interacción de un neutrino de alta energía en la materia produce muchas partículas secundarias energéticas, que puede detectar utilizando detectores estándar de física de partículas. Por lo tanto, su objetivo es la detección de neutrinos producidos por el acelerador, o cósmicos de alta energía: todo lo que tiene que hacer es tomar un gran bloque de materia, rellenarlo con detectores y esperar eventos donde “nada” entra, pero de repente , en algún punto del detector, aparece una pulverización de partículas secundarias. Así es como funcionan los experimentos con neutrinos aceleradores, y también cómo se detectan los neutrinos cósmicos de mayor energía.

Para los de baja energía, la detección es más difícil. La técnica más utilizada es la desintegración beta inversa de ciertos núcleos. Un neutrino puede interactuar con un núcleo estable de otro modo, haciendo que emita un electrón, que capture un electrón y se convierta en un isótopo radiactivo de algún otro elemento. Entonces, lo que debe hacer es tomar un recipiente grande lleno de núcleos que pueden interactuar con los neutrinos, colocarlo en un lugar donde la radiación de fondo sea baja (para que ninguna otra partícula pueda causar reacciones nucleares), esperar un tiempo, extraer químicamente el isótopo producido y cuenta sus caries. De esta manera, no sabes exactamente en qué parte del detector ha golpeado el neutrino o cuándo sucedió, pero al menos puedes contar el número de interacciones e inferir el número de neutrinos entrantes a partir de eso. Así es como funcionan los detectores de neutrinos solares y de reactores. Este método funciona solo para neutrinos electrónicos.

¿Es también posible con neutrinos de electrones de baja pero no muy baja energía observar su dispersión elástica en los electrones? En este caso, un detector consiste en un gran tanque de agua. Intenta detectar eventos en los que un electrón de MeV aparece repentinamente “de la nada” en el tanque; lo detecta observando la radiación de Cerenkov que emite. Así es como Superkamiokande ve los neutrinos solares.

Esta es una buena pregunta. No entraré en detalles, pero le daré una idea general.

La afirmación de que los neutrinos pasan a través de la materia sin interactuar necesita una ligera modificación. La probabilidad de que los neutrinos interactúen con la materia es muy pequeña: esta es la forma correcta de decirlo. Y esta probabilidad depende de la energía de los neutrinos incidentes.

En cualquier momento hay mucha radiación que nos rodea constantemente. Los neutrinos junto con otros componentes constituyen esta radiación. Ahora, a diferencia de los neutrinos, los otros componentes tienen una probabilidad relativamente mayor de interactuar con la materia. Esto es lo que nos ayudará a detectarlos. Básicamente, generalmente mantenemos los detectores debajo de capas de roca sólida. Los fotones y otros componentes, excepto los neutrinos, mientras atraviesan kilómetros de roca sólida, interactúan con él y generalmente se absorben o se dispersan. Eso nos deja con neutrinos. Hay millones de ellos, que atraviesan su detector. Obviamente no detectará la mayoría de ellos. Pero habrá tantos, que podría detectar una fracción extremadamente pequeña de ellos. Y esto es suficiente para nuestros propósitos. Cualquier evento de detección tiene que ser por neutrinos, porque la mayoría significativa de los otros componentes están fuera de la imagen.

Ahora, cómo se construye un detector es otra pregunta interesante, que te dejaré divertirte buscando en Google.

El dibujo (y la animación) de la órbita puede ser un poco engañoso. La órbita es sobre el sol, no la Tierra. Lo que parecen ser órbitas adicionales sobre la Tierra, es más probable que sea la colección de puntos donde el objeto alcanza a la Tierra; es decir, los puntos donde el objeto pasa a través del plano que contiene la Tierra, el Sol y la Polaris.

Usando un detector de neutrinos. Consulte el enlace: detector de neutrinos