Archivo de la categoría: Física

Primeros resultados | Fermilab Wine & Cheese

*** Los días pasados han sido de los más emocionantes que me han tocado vivir. Los comparo con haber corrido la final de los 75 metros planos de la infantil mayor en la Revolución (aunque sin lluvia y frío pero con viento en contra).

Y es que hoy fue el día en el que se dieron a conocer públicamente los primeros resultados del experimento NOvA en el Wine & Cheese de Fermilab (versión especial en jueves). Proyecto que desde su planeación, hace diez años, tiene como objetivo dar respuesta a preguntas fundamentales en la física de neutrinos.

Puntuales a la usanza americana, la comunidad inició a ocupar los asientos del mítico Ramsey Auditorium. Ryan Patterson (analysis coordinator) de Caltech dió la charla.

El experimento NOvA es un experimento del tipo long-baseline (lo que significa que la distancia entre la fuente de neutrinos y el detector es del orden de cientos de kilómetros) cuyo objetivos son determinar el ordenamiento de masa de los neutrinos, determinar el octante para el ángulo de mezcla \theta_{23} y decir algo sobre el valor de la fase \delta_{CP} . Para lograrlo, NOvA usará el hecho de que los neutrinos transmutan de un tipo de neutrino a otro (neutrino oscillations) en la forma de \nu_{\mu} \to \nu_{e} (electron neutrino appearance channel).

Jerarquía de masas.
Jerarquía de masas.

Por otro lado, usando el la transmutación \nu_{\mu} \to \nu_{\mu} (muon neutrino disapearance), se buscará medir con mayor precisión los valores de \sin^{2}{\theta_{23}} y de la diferencia cuadrada de las masas \delta m^{2}_{32} .

Pero el programa también incluye mediciones de la secciones eficaces, búsqueda de neutrinos estériles, y neutrinos provenientes de supernovas.

Ubicación de los detectores.

El haz de neutrinos es producido en Fermilab usando protones acelerados a una energía de 120 GeV para después hacerlos colisionar con un blanco de grafito. Debido a la alta energía adquirida, al colisionar se producen gran cantidad de otras partículas, las cuales decaen produciendo neutrinos al final.

El detector cercano es una estructura hecha de plástico PVC llenada con aceite mineral comparable en tamaño a la mitad del edificio A de la Facultad de Ciencias (UCol) cuya unidad básica de detección es la celda. Dentro de dicha celda se encuentra una fibra óptica con ambas puntas conectadas a un avalanche photodiode, el cual convierte la señal luminosa, producida por una partícula cargada al interactuar con el líquido centellador del detector, a señal digital. Dicho detector se encuentra a 100 metros bajo tierra y a escasos 1000 metros de la fuente de neutrinos. Uno de sus objetivos es medir el espectro de energía de los neutrinos antes de sufrir el fenómeno de oscilación.

El detector lejano es similar en material de construcción y diseño, solo que comparable a un edificio de 5 pisos. Ostenta el record Guiness a la estructura hecha de plástico más grande en el mundo (15x15x65 metros). El número de canales por donde fluye la información en el detector es del orden de 344,000 y fue todo un reto tanto para el grupo de adquisición de datos (DAQ) como para el de computación y electrónica. Debido a que se ubica en la superficie, el detector lejano es sensible a rayos cósmicos, los cuales son parte del background.

Muon neutrino candidate
Evento típico en el detector lejano sin cosmic ray background y en la ventana de tiempo del beam de neutrinos.

La receta para estudiar el canal del muon-neutrino-disapearance consiste básicamente en tres pasos:

  • Identificar las interacciones \nu_{\mu} de corriente cargada (CC) en cada detector
  • Medir sus energías
  • Extraer la información de oscilación usando las diferencias entre los espectros de energía entre los detectores lejano y cercano

La característica principal de dichos eventos en NOvA es que poseen un track del muón (del órden de algunos metros) en vértice con un track más pequeño asociado al protón.

SPOILER ALERT: NOvA observó claramente señal de desaparición del neutrino del muón.

De manera similar, la receta para estudiar el canal del electron-neutrino-appearance consiste en:

  • Identificar las interacciones \nu_{e} de corriente cargada (CC) en cada detector
  • Usar eventos seleccionados del detector cercano para predecir la señal de background en el detector lejano
  • Interpretar cualquier posible exceso en la señal de background en el detector lejano como evidencia de electron-neutrino-apearance

Eventos típicos

La característica principal de este tipo de eventos es la de una cascada electromagnética en vértice con un track más pequeño asociado al sistema hadrónico.

SPOILER ALERT: NOvA poseé evidencia de electron-neutrino-apearance en el detector lejano.

En resumen…

First Results
Image provided by Nitin Yadav.

El trabajo continúa y ambos grupos de análisis estan trabajando para pronto tener una versión del primer artículo en el siempre querido arXiv.

Para dar un contexto a lo anterior descrito, finalizo con una paráfrasis al texto de Hernán Casciari en su post Messi es un perro:

Cada vez que bajo las escaleras internas del Wilson Hall y una vez afuera veo el edificio iluminado, en ese momento que siempre me recuerda al verano de 2010, digo lo mismo para mis adentros: hay que tener mucha suerte, Andrés, para que te guste mucho una carrera en física de neutrinos y te toque ser contemporáneo de uno de sus mejores experimentos […]

Anuncios

NOvA LIVE

Los fantasmas sí existen. Se llaman neutrinos. Penetran paredes, edificios, personas (incluyendo a tu hermana), ciudades y la tierra misma, día y noche sin dejar rastro.

De hecho, un estimado de 10 000 000 000 neutrinos provenientes del sol pasan por el área de la uña de tu dedo gordo cada segundo.

Para estudiarlos, científicos e ingenieros producen un haz de partículas en lugares como Fermilab, donde colisionan protones de alta energía obteniendo neutrinos y otras partículas que *decaen* como resultado (Walmart todavía no vende neutrinos).

Para detectarlos, científicos e ingenieros construyen detectores del tamaño de edificios, como el que se encuentra en Ash River, MN.

Pero no sólo eso: cada segundo, partículas provenientes del espacio e inclusive, de otras galaxias (i.e. protones) interaccionan con las capas superiores de la atmósfera produciendo *cascadas electromagnéticas*.

¿No me creen? Todo lo anterior ahora es posible ver LIVE en el siguiente link.

Enjoy!

 

http://nusoft.fnal.gov/nova/public/

 

NuMI event at NearDet.
NuMI event at NearDet.

 

Sean Carroll | FNAL User’s Meeting 2013

La Public Lecture de la 46th User’s Meeting en Fermilab estuvo a cargo de Sean Carroll (Caltech). Autor de varios libros siendo el más reciente The Particle at the End of the Universe, trata sobre la aventura que fue llegar a encontrar la Higgs-like-particle el 4 de julio pasado.

Su charla en el Ramsey Auditorium el pasado Miércoles 12 de Junio fue parecida a la siguiente

Minutos antes de iniciar con su elocuente discurso, decidí acercarme para intercambiar algunas palabras con Sean. Al final, esto fue lo que resultó

a1

Fabiola Gianotti | The Discoverer

Fabiola Gianotti. TIME.
Fabiola, the discoverer.


The announcement caused the kind of global sensation you don’t always see in response to a scientific discovery, and three names earned an equally unusual level of fame — Gianotti, who headed one of the experiments that confirmed the Higgs; her colleague Joe Incandela, who led the other; and Rolf Heuer, the research director of CERN.
It was Gianotti who perhaps received the most attention, principally for her leadership role and her manifest gifts but occasionally for a reason as predictable as it is misguided: her gender.
Physics is a male-dominated field, and the assumption is that a woman has to overcome hurdles and face down biases that men don’t.

But that just isn’t so. Women in physics are familiar with this misconception and acknowledge it mostly with jokes. Of course there are many women in leadership positions at CERN, said one physicist. Why do you think the experiments have been so successful? If you want to know the real reason Gianotti, 51, deserves the attention she’s gotten lately, you need to get to know her better.

Click in the picture for complete story.

Physical Theories as Women

Something interesting that I found published on the Court:

Physical Theories as Women.
  by Simon Dedeo

0. Newtonian gravity is your high-school girlfriend. As your first encounter with physics, she’s amazing. You will never forget Newtonian gravity, even if you’re not in touch very much anymore.

1. Electrodynamics is your college girlfriend. Pretty complex, you probably won’t date long enough to really understand her.

2. Special relativity is the girl you meet at the dorm party while you’re dating electrodynamics. You make out. It’s not really cheating because it’s not like you call her back. But you have a sneaking suspicion she knows electrodynamics and told her everything.

3. Quantum mechanics is the girl you meet at the poetry reading. Everyone thinks she’s really interesting and people you don’t know are obsessed about her. You go out. It turns out that she’s pretty complicated and has some issues. Later, after you’ve broken up, you wonder if her aura of mystery is actually just confusion.

4. General relativity is your high-school girlfriend all grown up. Man, she is amazing. You sort of regret not keeping in touch. She hates quantum mechanics for obscure reasons.

5. Quantum field theory is from overseas, but she doesn’t really have an accent. You fall deeply in love, but she treats you horribly. You are pretty sure she’s fooling around with half of your friends, but you don’t care. You know it will end badly.

6. Cosmology is the girl that doesn’t really date, but has lots of hot friends. Some people date cosmology just to hang out with her friends.

7. Analytical classical mechanics is a bit older, and knows stuff you don’t.

8. String theory is off in her own little world. She is either profound or insane. If you start dating, you never see your friends anymore. It’s just string theory, 24/7.


Source McSweeney’s Internet Tendecy List