[Física] Neutrino camaleão abre caminho para uma nova física

Cientistas do experimento Opera, localizado no laboratório Gran Sasso, na Itália, fizeram a primeira observação direta de uma partícula tau em um feixe de neutrinos do múon - isto significa que a partícula "oscilou", isto é, mudou de um tipo para outro.

Encontrar o tau do múon representa ter achado a peça que faltava em um quebra-cabeças que tem desafiado a ciência desde 1960.

O feixe de neutrinos foi enviado através da terra do CERN, onde está situado também o LHC, a 730 km de distância do detector.

Neutrinos

Neutrinos são partículas subatômicas com uma massa tão pequena que um deles é capaz de atravessar um cubo de chumbo sólido, com 1 ano-luz de aresta, sem se chocar com a matéria. Calcula-se que 50 trilhões de neutrinos atravessam o nosso corpo diariamente.

Existem três tipos de neutrinos*: neutrino do elétron, neutrino do múon e neutrino do tau.

- Neutrino do elétron = Neutrino eletrônico é associado ao elétron, de número eletrônico +1; neutrino do elétron, seu símbolo é: νe
- Neutrino do múon = Neutrino muônico associado ao múon-menos, e de número muônico +1, seu símbolo é νμ
- Neutrino do tau = Neutrino tauônico, associado ao tau, e de número tauônico +1, seu símbolo é ντ.

O quebra-cabeças dos neutrinos começou com uma experiência pioneira, realizada na década de 1960, que acabou rendendo o Prêmio Nobel de Física a Ray Davies.

Davies observou que os neutrinos vindos do Sol chegavam à Terra em um número muito menor do que os modelos teóricos previam: ele concluiu que, ou os modelos solares estavam errados ou algo estava acontecendo com os neutrinos em seu caminho.

Super-Kamiokande

Super-Kamiokande, ou simplesmente Super-K, é um observatório de neutrino no Japão. O observatório foi projetado para estudar os neutrinos solares e neutrinos atmosféricos, procurar por decaimento de próton e detectar neutrinos de qualquer supernova que possa existir em nossa galáxia.

Super-K está localizado a 1 km debaixo da terra em uma mina de Mozumi, propriedade da companhia Kamioka Mining and Smelting Co. na cidade de Hida (antigamente conhecida como Kamioka), Gifu , Japão. Ela consiste de 50.000 toneladas de água pura rodeada por cerca de 11.200 tubos fotomultiplicadores. A estrutura cilíndrica tem 41,4 metros e 39,3 metros de largura.

A interação de um neutrino com os elétrons com os núcleos de água pode produzir uma partícula que se move mais rápido que a velocidade da luz na água (entretanto, é claro, que essa velocidade é menor que a velocidade da luz no vácuo). Isto cria um cone de luz conhecido como radiação de Cherenkov, que é opticalmente equivalente a uma barreira de som. O padrão característico desses flashes proporciona informação sobre a direção e, no caso dos neutrinos atmosféricos, a classe de neutrino que chega.


Oscilação dos neutrinos

Uma possível solução para o enigma foi dada em 1969 por Bruno Pontecorvo e Vladimir Gribov, que sugeriram que mudanças oscilatórias, que eles chamaram de "mudanças camaleônicas", poderiam fazer com que os neutrinos transmutassem de um tipo para outro. Seria por isso que os neutrinos esperados não eram detectados em número suficiente.

Desde então, diversos experimentos observaram o desaparecimento dos neutrinos do múon, confirmando a hipótese da oscilação, mas até agora nunca havia sido observado o aparecimento de um neutrino do tau a partir de um feixe puro de neutrinos do múon.

Agora, pela primeira vez, os cientistas capturaram o neutrino camaleão conforme ele mudou de um neutrino do múon para um neutrino do tau.

"Estamos confiantes de que este primeiro evento será seguido de outros, que irão demonstrar plenamente a oscilação dos neutrinos," disse Antonio Ereditato, da colaboração Opera.

Paciência de físico

O achado é resultado de sete anos de construção do detector Opera, e mais três anos de disparos de um feixe de neutrinos, fornecido pelo CERN.

Durante esse tempo, bilhões de bilhões de neutrinos do múon foram enviados do CERN até Gran Sasso, em uma viagem que dura apenas 2,4 milissegundos.

A raridade da oscilação dos neutrinos, juntamente com o fato de que os neutrinos interagem muito fracamente com a matéria, torna este um tipo de experimento muito delicado e muito difícil de fazer.

O feixe de neutrinos do CERN foi ligado pela primeira vez em 2006, e desde então os pesquisadores do OPERA estão peneirando cuidadosamente seus dados para encontrar sinais do aparecimento de partículas de tau, um sinal de que um neutrino do múon teria oscilado em um neutrino do tau.

Paciência parece ser um pré-requisito fundamental na pesquisa da física de partículas.

Nova Física

Mas o que é mais importante é o que está por vir.

Embora feche um capítulo na compreensão da natureza dos neutrinos, a observação das oscilações dessas partículas, transmutando-se de um tipo em outro, é uma forte evidência de uma física totalmente nova.

A questão é que, na teoria que os físicos usam para explicar o comportamento das partículas fundamentais, conhecida como o Modelo Padrão, os neutrinos não têm massa.

Contudo, para que eles sejam capazes de oscilar eles devem ter massa - logo, algo deve estar faltando no Modelo Padrão.

Apesar de seu enorme sucesso em descrever as partículas que compõem o Universo visível, e as interações entre essas partículas, há muito tempo os físicos sabem que o Modelo Padrão não explica tudo.

Uma das possibilidades levantadas para essa nova física é a existência de outros tipos de neutrinos, ainda não detectados experimentalmente.

A grande expectativa é que essas partículas subatômicas ainda desconhecidas possam ajudar a lançar alguma luz sobre a Matéria Escura, um tipo desconhecido de matéria que compõe um quarto da massa do Universo.

Outra sinalização dessa nova física foi dada há poucos dias pela descoberta de uma assimetria entre a matéria e a antimatéria.


(Fonte: http://www.inovacaotecnologica.com.br)