Os neutrinos estão por toda parte. Cerca de 100 trilhões de neutrinos passam por nossos corpos A cada segundo, mas eles estão tão fracamente interagindo, nunca os notamos. É essa característica assustadora dos neutrinos que ganhou o apelido de “partículas fantasmas”. Os antineutrinos, seu colega antimatérias, também estão por toda parte. Ambos são notoriamente difíceis de detectar, mas os físicos estão melhorando em contornar suas tendências fantasmagóricas, como demonstra uma medição recente recorde.
Quando um neutrino de baixa energia ricocheteia em todo o núcleo de um átomo, a dispersão resultante produz sinais suficientes para os físicos capturarem em um reator nuclear. Usando esse conceito, os físicos mediram com sucesso os níveis de energia mais baixos de todos os tempos registrados em eventos de neutrinos, relatando seus resultados em um Natureza artigo publicado hoje. Para o experimento, a colaboração coerente do núcleo de neutrinos (Conus+), com sede em Leibstadt, na Suíça, efetivamente “eclodiu” antineutrinos de dentro de um reator nuclear.
“Este foi um grande desafio experimental,” Christian Bucko co-autor do estudo e físico do Instituto Max Planck de Física Nuclear em Heidelberg, Alemanha, disse à Gizmodo.
Esse detector capta sinais da energia do recuo criada quando os antineutrinos ricocheteiam em um núcleo atômico. Como a matéria e a antimatéria compartilham propriedades mais fundamentais, as mesmas medidas podem ser usadas para caracterizar os níveis de energia dos neutrinos. O detector principal pesa apenas 3,6 libras (3 kg), que é pequeno Comparado aos detectores típicos de neutrinos em escala de tons. Ter um detector de neutrinos tão compacto oferece oportunidades tentadoras para mais investigações móveis sobre neutrinos e estruturas atômicas em geral, de acordo com os pesquisadores.
Formalmente, os neutrinos pulando um núcleo inteiro são chamados Espalhamento elástico de neutrino-nucleo coerente (CEVNS)previsto pela primeira vez em 1974. Os físicos supuseram que as CEVNs deveriam apresentar taxas de interação 100 a 1.000 vezes maiores do que a abordagem típica de aguardar um neutrino passar por um dos milhões de partículas que zombam de detectores gigantes. Por outro lado, Cevns é como “um pequeno neutrino, dando ao núcleo apenas um solavanco suave, como uma bola de pingue-pongue atingindo um carro, e agora temos que detectar o movimento do carro”, explicou Buck.
Não foi até 2017 que o experimento coerente no Laboratório Nacional de Oak Ridge confirmou que isso foi possível usando um acelerador de partículas. O CONUS+ e seu antecessor, Conus, desenvolvem esse resultado com algumas modificações significativas: medir CEVNs usando um reator nuclear como fonte para demonstrar um canal de interação totalmente novo para estudar neutrinos.
“Para os operadores de reator, este é apenas um produto lateral desnecessário com o qual eles não precisam se importar”, disse Buck. “Para nós, o reator é uma fonte livre e de ponto dos antineutrinos-um reator como o de Leibstadt emite 10 ao poder de 21 antineutrinos a cada segundo! Quase todos passam pela matéria sem nenhum efeito (como um fantasma), mas tentamos pegar alguns deles por dia.”
“Após duas décadas de esforços experimentais, a busca por CEVNs progrediu na period das medições de precisão”. Henry T. Wongum físico do Instituto de Física, academia Sinica, em Taiwan, escreveu em um artigo de Information & Views para a natureza. Os últimos resultados do Conus+ “levantarão grandes esperanças entre os pesquisadores de neutrino-física”, acrescentou Wong, que não estava envolvido no estudo.
Como uma próxima etapa importante, a Conus+ tentará aumentar ainda mais a precisão de seu dispositivo e aplicar suas descobertas a aplicativos práticos do mundo actual. Sua localização única dentro de um reator nuclear já recebeu interesse das principais organizações, como a Agência Internacional de Energia Atômica, de acordo com Buck.
“Em princípio, esse detector pode ser usado para monitorar a energia térmica ou a evolução do combustível do reator ao longo do tempo”, explicou ele. “Agora damos o primeiro passo … mas com certeza ainda existem vários anos e passos à nossa frente antes que a tecnologia esteja pronta para aplicações comerciais”.
Mais importante, a nova técnica pode potencialmente aumentar alguns fenômenos em desacordo com o que sabemos do modelo padrão, disse Buck. Nesse caso, “isso pode ser uma dica de que nosso entendimento não está completo e que novas partículas ou até agora não conhecidas interações estão em jogo”, disse ele.
Quando me deparei com esse resultado, meu editor e eu tivemos uma rápida discussão sobre a natureza dos antineutrinos. Se os neutrinos são popularmente chamados de “partículas de fantasmas”, isso faria antineutrinos … partículas anti-ghost? O que isso significa?
Eu tive que pedir Buck por seus pensamentos. Sua resposta: “Como os antineutrinos são muito semelhantes aos neutrinos, um antineutrino é mais ou menos como um neutrino no espelho. Eu os vejo em uma categoria. Existem leis de conservação na física que permitem algumas reações apenas para uma ou outra, mas são de importância semelhante”.
No entanto, ele acrescentou, um tópico quente no campo diz respeito a se há uma diferença basic entre neutrinos e antineutrinos. Se os físicos são capazes de responder a essa pergunta, talvez tenhamos certeza se os antineutrinos são fantasmas no espelho ou (embora improváveis) de outra coisa.
