Ha habido actividad reciente por parte de los astrofísicos para determinar si existe un cuarto sabor de neutrino, un neutrino estéril. Probablemente sería más masivo que los neutrinos de electrones, muones o tau. Sin embargo, no se vería afectado por la fuerza débil, solo por la gravedad. Tendría por tanto características similares a la materia oscura. El LHC está buscando evidencia de supersimetría y la existencia del neutralino estable, otro candidato a materia oscura. ¿Puede el LHC ayudar a determinar la existencia del hipotético neutrino estéril?
El LHC es una máquina de descubrimiento. Fue diseñado para maximizar la probabilidad de ver nueva física fuera del modelo estándar, pero es un experimento deficiente para discriminar entre dos o tres estados en los que la única firma que tienen es energía faltante y masa faltante pequeña o cero.
La razón es que las interacciones fuertes que inician la dispersión son un problema de muchos cuerpos, 3 quarks en tres quarks y una gran cantidad de gluones en gluones, por lo que el único sistema "cerrado" es un subconjunto definido por una transferencia de momento transversal alta, y esto está contaminado por escombros que no son realmente relevantes para la dispersión profunda. El uso de simulaciones de Monte Carlo es imperativo, y MC significa que se asume un modelo de las interacciones en la creación de la muestra. No es exactamente circular, pero no ayuda en los detalles finos.
Si el LHC encuentra candidatos a fotino o neutralino, se necesitaría un colisionador leptónico para poder discriminar teorías como la que propone un cuarto neutrino. en mi opinión, por supuesto
Es poco probable que el LHC pueda ver la diferencia entre un neutrino ordinario y uno estéril. Sin embargo, el LHC puede producir recuentos muy precisos de las interacciones que conducen a la pérdida de energía, que podría identificarse como neutrinos. El LHC mejorará la precisión del ancho invisible Z, el número de veces que un bosón Z se desintegra en un neutrino. Sin embargo, se espera que los zeds se descompongan solo en neutrinos ordinarios.
Idealmente, el término estéril significa que las partículas no reaccionan en absoluto con la materia ordinaria. Dada esta definición, el LHC nunca verá un neutrino estéril.
A menudo, la única interacción que sufrirá un neutrino estéril es una oscilación hacia y desde un estado de neutrino ordinario. Es poco probable que se vean en el LHC, en su lugar, necesita un haz de neutrinos de baja energía con una energía casi constante, un detector lejos de la fuente (como OPERA pero sin la energía variable de los neutrinos de entrada). Es posible que ya hayan aparecido neutrinos estériles en experimentos con reactores nucleares en los que una anomalía en el recuento de neutrinos medidos parece ajustarse a un neutrino estéril alrededor de la marca de 1eV. Los neutrinos estériles de 1 KeV se consideran candidatos a materia oscura cálida y también parecen ayudar a explicar cómo las supernovas pueden explotar asimétricamente.
Ron Maimón