La cabeza de Diana Parno nadó cuando entró por primera vez en el enorme recipiente metálico del experimento KATRIN. Dentro de la estructura oblonga del tamaño de una casa, todo era simétrico, limpio y deslumbrantemente brillante, dice Parno, físico de la Universidad Carnegie Mellon en Pittsburgh. “Fue increíblemente desorientador”.

Ahora, los electrones, afortunadamente inmunes a los mareos, atraviesan el interior de esta monstruosidad en forma de zepelín ubicada en Karlsruhe, Alemania. La construcción del experimento tomó años y decenas de millones de dólares. ¿Por qué crear un aparato tan extremo? Todo es parte de una apuesta para medir la masa de partículas subatómicas pequeñas conocidas como neutrinos.

KATRIN, que es la abreviatura de Karlsruhe Tritium Neutrino Experiment, comenzó las pruebas en mayo. El experimento es parte de un enfoque múltiple para el estudio de la física de partículas, uno de los docenas de detectores integrados en una variedad de formas y tamaños de aspecto extraño. Su misión: profundizar en el modelo estándar, la teoría de los físicos de partículas de los bloques de construcción subatómicos de la materia, y quizás derrocarlo.

Desarrollado en las décadas de 1960 y 1970, el modelo estándar tiene algunos agujeros considerables: no puede explicar la materia oscura -una sustancia etérea detectada hasta ahora solo por sus efectos gravitacionales- o energía oscura, una enormidad misteriosa que hace que el cosmos se expanda en una tasa creciente. La teoría también no puede explicar por qué el universo está hecho principalmente de materia , mientras que la antimateria es rara ( SN: 9/2/17, p. 15 ) Así que los físicos están en una búsqueda para renovar la física de partículas al sondear los puntos débiles del modelo estándar.

Instalaciones importantes como el Gran Colisionador de Hadrones, el gigantesco acelerador ubicado en el CERN cerca de Ginebra. todavía no se ha encontrado donde el modelo estándar sale mal ( SN: 10/1/16, p. 12 ) En cambio, los experimentos de física de partículas han confirmado predicciones modelo estándar una y otra vez. “En cierto sentido, somos víctimas de nuestro propio éxito”, dice Juan Rojo, físico teórico de Vrije Universiteit Amsterdam. “No tenemos pistas sobre cuál es el siguiente paso”.

Nuevos experimentos como KATRIN podrían ser capaces de descubrir respuestas. También se unen a los rangos Muon g-2 (pronunciado “gee menos dos”) en Fermilab en Batavia, Illinois, y Belle II en Tsukuba, Japón. Una mirada entre bastidores a estos experimentos revela la sudoración, la alegría y el sacrificio que implica cada una de estas empresas difíciles. Estos esfuerzos involucran a cientos de investigadores, etiquetas de precios deportivos en decenas de millones de dólares y requieren importantes iniciativas tecnológicas: electrónica intrincada, imanes potentes y condiciones ultra limpias. Los investigadores han construido aparatos complejos con sus propias manos, transportado toneladas de equipos a través de los continentes y limpiado el interior de los detectores hasta que brillan.

Aquí hay un vistazo a tres de los últimos desafíos modelo estándar.

Belle II

Organización de investigación KEK High Energy Accelerator
Tsukuba, Japón
Costo aproximado: $ 50 millones

¿Está bien, pero por qué?

Ciertos mesones B parecen preferir decaer en electrones