Neutrinos, mensageiros cósmicos que podem explicar os mistérios do Sol e dos buracos negros – 14.06.2020.

Eles são os viajantes do Universo, passando por nossos corpos.

“Dia e noite, a cada segundo, bilhões de neutrinos passam por nós”, diz o físico Juan de Dios Zornoza, professor da Universidade de Valência (Espanha).

Os neutrinos estão entre as partículas mais elegantes da física.

Uma das razões é que eles são extremamente difíceis de detectar. Portanto, os cientistas precisam desenvolver estratégias criativas para tentar “pegá-las”.

Alguns até instalaram instrumentos a 1.000 metros abaixo da superfície da Antártica e nas profundezas do Mar Mediterrâneo, outros colocaram antenas em um balão voando sobre o continente congelado.

“Assim como um astrônomo vai para a montanha com seu telescópio e observa as estrelas, queremos saber como o universo funciona. Mas, em vez de usar a luz, usamos outro mensageiro cósmico, que é um neutrino”, explica Zornoza, coordenador do grupo espanhol ANTARES, que busca neutrinos no Mediterrâneo. .

Os neutrinos podem se originar de outras galáxias, mas também de estrelas próximas, como o nosso Sol.

“Eles nos fornecem informações sobre lugares de difícil acesso”, disse o físico peruano Carlos Alberto Argüelles, pesquisador do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) e membro da BBC, ao BBC News Mundo (serviço espanhol da BBC). IceCube, um projeto que procura neutrinos sob o gelo na Antártida.

O cientista explica que as fusões nucleares no centro do Sol emitem neutrinos. Assim, estudando essas partículas, seria possível saber, por exemplo, o que está acontecendo dentro da estrela.

O que a ciência sabe sobre neutrinos

Os neutrinos são partículas elementares, um dos blocos fundamentais da natureza.

“Eles são a segunda partícula mais abundante do universo”, explica Zornoza. “O que ainda está no Universo são fótons, isto é, partículas de luz. Segundo, os neutrinos estão chegando”.

E essas partículas têm a especificidade de que acham difícil se comunicar com o que encontram no caminho; elas passam facilmente pela matéria.

“Das quatro forças que conhecemos? Gravidade, força eletromagnética, força nuclear forte e força nuclear fraca? Os neutrinos agem com apenas uma força nuclear fraca”, ressalta Argüelles.

Precisamente por isso, diz Zornoza, os neutrinos “são capazes de atravessar a barreira do chumbo dos anos-luz e alcançar o outro lado, dificultando sua detecção”.

Existem muitas características dessa partícula que ainda não são conhecidas.

“Os neutrinos são estranhos. Sabemos que eles têm massa, mas ainda não sabemos o quanto é ou como se origina. Eles provavelmente estão conectados a outra partícula que pode lhes dar uma massa secreta, algo que cria essa massa”, diz ele a Arguelles.

“Há também um fenômeno conhecido como oscilação de neutrinos, porque existem vários tipos de neutrinos e eles podem ser transformados”.

Eles viajam direto

Os neutrinos não têm carga elétrica e, portanto, são uma ferramenta eficaz para o estudo do universo.

“Como é uma partícula neutra, não preenchida, é ideal para astronomia porque não é refletida por um campo magnético”, explica Juan Antonio Aguilar, pesquisador espanhol da Universidade Livre de Bruxelas e líder do grupo IceCube local.

“Isso significa que, se houver uma fonte no universo que emita neutrinos, esses neutrinos virão diretamente de lá para nós”.

Quando eles viajam em linha reta e se comunicam mal com a matéria, os neutrinos detectam a direção na qual sua fonte é diferente de outros “mensageiros”, como raios cósmicos ou gama.

“Os raios cósmicos, compostos principalmente de prótons, viajam de fontes muito distantes de nós, mas porque eles têm uma carga elétrica, se houver campos magnéticos, eles refletem”, diz Argüelles.

Os raios gama, por outro lado, são leves. E a luz pode ser bloqueada ou obscurecida por nuvens de poeira ou gás.

“Portanto, temos um neutrino que, mesmo que haja campos magnéticos, siga seu próprio caminho; mesmo que haja nuvens de poeira, ele passa por eles. Portanto, eles são mensageiros diretos dos objetos de onde vêm e nos fornecem informações verdadeiramente únicas”. , ele adiciona.

“Como são quase partículas de ‘alma’ que passam por tudo, elas podem nos trazer informações de lugares muito energéticos e muito densos, como os que envolvem buracos negros”.

Pesquisa no Polo Sul e no Mediterrâneo

Para capturar neutrinos indescritíveis, os cientistas usam uma variedade de táticas.

O telescópio Icecube neutrino no Pólo Sul é uma iniciativa internacional que envolve cerca de 300 pesquisadores de instituições de 12 países da Europa, América do Norte, Ásia e Oceania.

Eles recebem dados de satélite de sensores instalados abaixo da superfície da Antártica? e o trabalho não cessou durante a atual pandemia de coronavírus.

No caso do projeto ANTARES, os detectores estão a 2.500 metros de profundidade no mar Mediterrâneo, perto da costa francesa de Marselha.

A ANTARES conquistará um novo telescópio de neutrino subaquático, chamado KM3NeT, atualmente em construção. Será instalado em profundidades ainda maiores no Mediterrâneo.

Embora os neutrinos se comportem como partículas de “alma”, os cientistas podem encontrá-los.

“De todos os neutrinos que chegam até nós, de vez em quando, alguns agem e criam outra partícula, chamada muon, que é um tipo de elétron, mas com uma massa maior”, explica Zornoza.

“Portanto, este múon, se estivermos em um meio transparente, como água ou gelo, emite o que é chamado de luz Cherenkov, uma luz azul que você pode ver.”

“Montamos detectores de luz no Mediterrâneo ou na Antártica. Muitos neutrinos escapam, mas alguns produzem um múon emissor de luz”.

O projeto ANITA (Antártica Transitive Boost Antena), financiado em parte pela NASA, a agência espacial dos EUA, usa uma estratégia diferente de detecção de neutrinos.

Ele usa dezenas de antenas conectadas a um balão estratosférico.

Os detectores ANITA não procuram flashes de luz, mas sinais de rádio produzidos pela interação de gelo e neutrinos.

Um mistério centenário

Por que os cientistas estão fazendo esses esforços e desenvolvendo projetos malucos para entender melhor os neutrinos?

Primeiro, eles podem ajudar a resolver grandes quebra-cabeças, como a matéria escura da qual são feitos 80% do universo, mas que é praticamente desconhecida.

“A matéria escura provavelmente se acumulou em lugares como o centro de nossa galáxia ou o Sol. Eles emitem, entre outras coisas, neutrinos por lá”, explica Zornoza.

“Detectar neutrinos dessas fontes nos daria pistas para entender de que é feita a matéria escura”.

E há outro grande mistério para o qual os neutrinos podem ajudar a iluminar: a origem dos raios cósmicos.

“Há mais de 100 anos, esses raios cósmicos que chegaram à Terra foram descobertos, mas ainda não entendemos de onde vêm. No entanto, é muito provável que existam neutrinos nesses locais (de origem)”, diz ele.

“Se conseguirmos detectar esses neutrinos, eles nos ajudarão a resolver o mistério secular do que produz raios cósmicos”.

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