Há cinco anos, um brilho fantasmagórico iluminou um tanque de água pura localizado sob quilômetros de rocha em Ontário, Canadá. Essa luz não era qualquer uma. Isso significou que, pela primeira vez, os cientistas detectaram uma partícula conhecida como antineutrino, que foi gerada por um reator nuclear a mais de 240 quilômetros de distância.
A descoberta de 2018 foi um passo em frente no desenvolvimento da tecnologia de monitorização da energia nuclear e uma oportunidade para compreender como funcionam estas partículas intrigantes, quase fantasmagóricas.
O estudo com detalhes sobre o caso foi publicado em PCartas de revisão física.
O que são antineutrinos ou partículas fantasmas?
Os neutrinos, também conhecidos como partículas fantasmas, são uma das formas de partículas mais abundantes no universo. Eles são tão leves e descarregados que mal interagem com a matéria, tornando-os quase invisíveis e capazes de fluir pelo espaço e pela Terra sem serem detectados.
Na física, uma antipartícula geralmente tem carga oposta à sua equivalente, como vemos nos elétrons e prótons. Os antineutrinos são algo semelhante aos neutrinos. Mas neste caso, por não possuírem carga significativa, diferenciam-se pelas suas interações com outras partículas. Um neutrino de elétron sempre aparecerá próximo a um pósitron, enquanto um antineutrino aparecerá com um elétron.
Os antineutrinos são produzidos por reatores nucleares durante um processo chamado decaimento beta, onde um nêutron se transforma em um próton, liberando um elétron e um antineutrino. Apesar de serem gerados em grandes quantidades, a sua natureza fantasmagórica torna-os difíceis de detectar.
Porém, a tecnologia composta por tanques cheios de líquidos e tubos com materiais ultra-sensíveis à luz tornou essa tarefa mais viável, permitindo aos cientistas estudar melhor esses “fantasmas” e seus segredos sobre o universo.
A primeira vez que o antineutrino foi detectado em água pura
- SNO+ é o detector de partículas astrofísicas mais profundo do mundo, enterrado sob 2 quilômetros de rocha.
- É basicamente um tanque esférico de 780 toneladas cheio de um líquido que amplifica a luz.
- Mas em 2018, durante uma recalibração que durou 190 dias, foi abastecido com água ultrapura.
- Ao investigar dados deste período, os cientistas encontraram evidências de decaimentos beta inversos.
- Um sinal resultante de uma interação entre nêutrons e hidrogênio na água gerou uma suave explosão de luz com um nível de energia muito específico. Só poderia ser um antineutrino.
- Segundo a análise dos pesquisadores, havia 99,7% de certeza de que aquele brilho era a presença de uma partícula fantasma.
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Então, o que significou a descoberta de um antineutrino?
O momento em que um antineutrino foi detectado significou que detectores de água poderiam ser usados para monitorar a produção de energia em reatores nucleares. Mas também revelou uma nova forma de compreender melhor estas partículas difíceis de medir.
Além disso, pode ajudar a responder questões fundamentais sobre a natureza destas partículas. Uma das questões que intriga a ciência é se neutrinos e antineutrinos são realmente a mesma partícula. Logan Lebanowski, um dos físicos envolvidos no estudo, comemorou a descoberta em comunicado oficial do Projeto SNO+.
É intrigante que água pura possa ser usada para medir antineutrinos de reatores a distâncias tão grandes. Gastamos um esforço significativo para extrair alguns sinais de 190 dias de dados. O resultado é gratificante.
Logan Lebanowski
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