Le programme expérimental BeEST, abréviation de "Capture d'électrons au béryllium avec jonctions tunnel supraconductrices, " utilise la reconstruction complète de la quantité de mouvement de la désintégration de la capture d'électrons nucléaires dans les atomes radioactifs de béryllium-7 pour rechercher ces nouvelles "particules fantômes" insaisissables. Crédit :Spencer Fretwell, École des mines du Colorado
Des expériences ont repéré des anomalies faisant allusion à un nouveau type de neutrino, celui qui irait au-delà du modèle standard de la physique des particules et ouvrirait peut-être un portail vers le secteur sombre. Mais personne n'a jamais observé directement cette particule hypothétique.
Aujourd'hui, un détecteur de matière noire quantique et un projet d'accélérateur de particules imaginé par l'apprentissage automatique sont sur le point de prouver si le neutrino stérile existe.
Le cyclotron IsoDAR fournirait dix fois plus de courant de faisceau que n'importe quelle machine existante, selon l'équipe du MIT qui l'a conçu. N'occupant qu'une faible empreinte souterraine, le cyclotron peut donner des signes définitifs de neutrinos stériles dans les cinq ans.
À la fois, ce faisceau intense pourrait résoudre un problème majeur dans le traitement du cancer :produire suffisamment d'isotopes radioactifs pour tuer les cellules cancéreuses et scanner les tumeurs. Le faisceau pourrait produire de grandes quantités d'isotopes médicaux et même permettre aux hôpitaux et aux petits laboratoires de fabriquer les leurs.
"Il existe un lien direct entre la technologie qui peut être utilisée pour comprendre notre univers, et la technologie qui peut être utilisée pour sauver des vies, " a déclaré Loyd Waites, un doctorat du MIT candidat qui discutera des plans lors de la réunion d'automne 2021 de la Division de physique nucléaire de l'APS.
Parmi les chasseurs de neutrinos stériles existants, l'un des plus puissants au monde possède un seul détecteur. Le BeEST (prononcé "bête") peut ressembler à un mastodonte, mais l'expérience utilise un capteur quantique pour mesurer les reculs nucléaires du "coup de pied" d'un neutrino.
Une photo de la source d'ions utilisée par l'équipe du cyclotron IsoDAR, qui montre le faisceau d'ions brillant à l'intérieur de leur appareil. Crédit :collaboration IsoDAR
Cette méthode propre recherche la particule mystérieuse sans l'obstacle supplémentaire de rechercher ses interactions avec la matière normale. Un seul mois de tests a permis d'établir une nouvelle référence qui couvre une large gamme de masses, applicable à des expériences de neutrinos stériles beaucoup plus importantes comme KATRIN.
"Ces premiers travaux excluent déjà l'existence de ce type de neutrino stérile jusqu'à 10 fois mieux que toutes les expériences de désintégration précédentes, " a déclaré Kyle Leach, professeur agrégé à la Colorado School of Mines, qui présente la première série de résultats (récemment rapporté dans Lettres d'examen physique ) lors de la réunion.
La BÊTE, une collaboration de 30 scientifiques de 10 institutions en Amérique du Nord et en Europe, est également le premier projet à utiliser avec succès le béryllium-7, considéré comme le noyau atomique idéal pour la chasse stérile aux neutrinos. Prochaine étape :mise à l'échelle de la configuration BeEST vers de nombreux autres capteurs, utilisant de nouveaux matériaux supraconducteurs.
