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Redação do Site Inovação Tecnológica – 13/01/2023

Tipos de neutrinos

Neutrinos estreis no existem.

Esta foi a conclusão taxativa da colaboração internacional responsável pelo experimento Stereo, sigla em inglês para “Reator de Pesquisa para Oscilaes de Neutrinos Estreis”, que coletou dados continuamente por mais de quatro anos.

O chamado Modelo Padro da Fsica de Partculas descreve todas as partculas elementares conhecidas e suas interaes, incluindo os neutrinos, partculas “inventadas” em 1930 por Wolfgang Pauli para fechar as equaes que expressam as leis universais de conservao de energia.

Os neutrinos são muito leves – na verdade, a descoberta de que os neutrinos tm massa levaram o Nobel da Fsica em 2015 -, so eletricamente neutros e interagem apenas atravs da fora eletrofraca. Portanto, eles são extremamente difíceis de detectar – sua primeira detecção experimental direta ocorreu 26 anos depois de serem teorizados.

Hoje são conhecidos três tipos ou “sabores” de neutrinos: o neutrino do eltron, o neutrino do mon e o neutrino do tau. medida que viajam, eles podem mudar de identidade, oscilando entre diferentes propriedades devido a sua massa muito pequena.

Ento, em 2011, o aumento da precisão dos experimentos revelou uma anomalia entre o fluxo de antineutrinos – a antimatria do neutrino – prevista pelas teorias e aquelas emitidas por reatores químicos. Isso desencadeou a hiptese da existência de um estado de neutrino suplementar que seria estril, ou seja, que não seria capaz de interagir por meio da interação fraca. Esses neutrinos estreis também viriam a calhar para explicar fenmenos físicos ainda não totalmente compreendidos, como a matéria escura.

Process deteco de neutrinos no Stereo. O neutrino incidente interage com um núcleo de hidrogênio do líquido cintilador para formar um psitron (e+) e um nutron (n) que, na maioria das vezes, foi capturado por um núcleo de gadolínio.
[Imagem: D. Lhuillier/CEA]

Em busca do neutrino estril

Para testar de modo inequvoco essa hiptese da existncia dos neutrinos estreis e determinar suas propriedades, o experimento Stereo comeou a operar em 2017 junto ao reator de pesquisa nuclear de alto fluxo no Instituto Laue-Langevin (ILL), uma organizao de pesquisa europeia sediada na França. O experimento consiste em um detector composto por seis elementos idnticos, posicionados a apenas 10 metros do ncleo do reator.

Fortemente protegidos do ambiente externo, as clulas do detector foram posicionadas de maneira ideal para procurar, com uma precisão sem precedentes, a assinatura dos neutrinos estreis: Se eles de fato existissem, deveriam aparecer distores dependentes da posição em sua distribuição de energia.

Agora, a colaboração STEREO confirmou uma anomalia no fluxo de neutrinos emitidos pelo reator nuclear, mas descartou a hipótese de que os neutrinos estreis seriam a causa disso.

Na verdade, segundo equipe, o que aconteceu foi um erro na teoria que sugeria a existência dos neutrinos estreis.

“Conseguimos observar um total de mais de 100.000 neutrinos nos anos de 2017 a 2020, mas não determinaremos nenhum vestígio de neutrinos potenciais estreis nesses meios”, resumiu Christian Buck, um dos pesquisadores do experimento. “O mais provável é que as anomalias observadas resultem de interferências subestimadas nos dados energéticos dos decaimentos radioativos usados ​​para a previsão do fluxo, e no dos próprios experimentos de neutrinos.”

Embora esse resultado rejeite fortemente a hiptese do neutrino estril, ele serve como um suporte adicional ao Modelo Padro e seu conteúdo de neutrinos dos três outros sabores.

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