Detectado antineutrino do elétron, comprovando teoria de 60 anos

Redação do Site Inovação Tecnológica - 10/03/2021

Este gráfico 3-D, com colunas de esferas verdes, azuis, amarelas e laranja e outras formas redondas, fornece uma representação visual da detecção do evento de ressonância Glashow.
[Imagem: IceCube Collaboration]

Antineutrino do elétron

Uma partícula de alta energia, chamada antineutrino do elétron, chispava tranquila através do espaço, quase à velocidade da luz, quando calhou de cruzar com a Terra.

Normalmente, a partícula quase fantasmagórica passaria direto pelo planeta como se nós nem existíssemos - um neutrino tem tão pouca massa que se estima que ele cruzaria um cubo de chumbo com um ano-luz de aresta sem acertar nenhum átomo.

Mas essa partícula por acaso se chocou com um elétron nas profundezas do gelo do Pólo Sul. A colisão criou uma nova partícula, conhecida como bóson W. Esse bóson decaiu rapidamente, criando uma chuva de partículas secundárias.

Só sabemos disso porque tudo se desenrolou diante dos vigilantes detectores de um enorme telescópio enterrado no gelo da Antártica, o Observatório de Neutrinos IceCube.

Isso permitiu ao IceCube fazer a primeira detecção de um evento conhecido como "ressonância Glashow", um fenômeno previsto há 60 anos pelo físico ganhador do Nobel Sheldon Glashow [1932-].

Esta detecção representa a mais recente confirmação do Modelo Padrão, o nome da teoria da Física de partículas que explica as forças e as partículas fundamentais do Universo.

Jornada do antineutrino do elétron (linha azul pontilhada) até sua detecção na Antártica.
[Imagem: IceCube Collaboration]

Ressonância Glashow

Um evento de ressonância de Glashow requer um antineutrino do elétron com uma quantidade cósmica de energia - pelo menos 6,3 PeV (peta-elétron-volts, ou 10¹⁵elétron-volts). Isso é cerca de 1.000 vezes mais energia do que as partículas mais energéticas produzidas pelos aceleradores de partículas mais poderosos da Terra.

Desde que o IceCube começou a operar totalmente, em 2011, ele detectou centenas de neutrinos de alta energia. No entanto, um neutrino especial, que acertou os detectores em 6 de dezembro de 2016, foi apenas o terceiro com uma energia superior a 5 PeV - talvez por isso tenha levado tanto tempo para analisar os dados e verificar qualquer possibilidade de erro ou acaso.

E simplesmente ter um neutrino de alta energia não é suficiente para detectar um evento de ressonância Glashow. O neutrino tem que interagir com a matéria. Felizmente, o IceCube engloba uma grande quantidade de matéria na forma do gelo da Antártica.

Este é o Observatório de Neutrinos IceCube - ou, pelo menos, a parte dele que fica acima do gelo.
[Imagem: IceCube/NSF]

Sem surpresa

O conjunto de detectores do observatório foi construído no gelo, cobrindo cerca de 4.000 m² com sensores que chegam a cerca de um quilômetro de profundidade. Ao todo, o IceCube conta com um quilômetro cúbico de cobertura, observando mais de um bilhão de toneladas de gelo extremamente claro.

Isso é o que é necessário para detectar neutrinos - além de uma equipe de cientistas com habilidade e determinação suficientes para detectar esses eventos raros na montanha de dados que os sensores geram todos os dias.

"Encontrá-lo não foi necessariamente uma surpresa, mas isso não significa que não fiquei muito feliz em vê-lo," comentou o professor Claudio Kopper, membro da equipe do IceCube.

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