Detecção de partícula fantasma ultraenergética intriga a ciência

Os cientistas detectaram a partícula fantasma mais enérgica já observada, conforme relatado em um artigo publicado na quarta -feira (12) na revista Natureza. É um neutrino que viajou quase na velocidade da luz e tem 30 vezes mais energia do que qualquer outro já registrado. Essa descoberta fornece a primeira evidência concreta de que os neutrinos com essas altas energias podem ser produzidos no universo.

A origem deste neutrino ainda é desconhecida, mas os pesquisadores acreditam que veio de fora da Via Láctea. Os principais candidatos incluem 12 blazares – núcleos ativos de galáxias que abrigam buracos negros supermassivos e emitem jatos de partículas altamente energéticos apontados diretamente para a Terra.

A partícula foi detectada em 13 de fevereiro de 2023 pelo telescópio cúbico de neutrinos (KM3NET), localizado a 3.450 metros de profundidade no Mar Mediterrâneo. Durante o evento, identificado como KM3-230213a, uma mamão gerada pelo impacto do neutrino atravessou o detector submarino, ativando um terço de seus milhares de sensores ópticos. Essa luz foi a indicação que permitia a identificação da partícula.

“Este neutrino provavelmente tem origem cósmica e tem uma energia em uma região completamente inexplorada”, disse Paschal Coyle, do Centro Nacional Francês de Pesquisa Científica, em entrevista coletiva na terça -feira (11). Ele ressaltou que sempre que novos limites de energia são abertos em física, há potencial para descobertas inesperadas.

Por que isso é uma “partícula fantasma”?

Os neutrinos são chamados de “partículas fantasmas” porque interagem muito pouco com a matéria. Cerca de 100 trilhões deles atravessam o corpo humano a cada segundo, sem deixar traços. É a segunda partícula mais abundante do universo, por trás apenas dos fótons. Sua detecção é extremamente difícil, exigindo instrumentos subterrâneos ou subaquáticos para evitar interferências.

“Os neutrinos são partículas elementares misteriosas: eles não têm carga elétrica, têm massa quase nula e interagem fracamente com a matéria”, explicou Rosa Coniglione, membro da KM3Net, na conferência de imprensa. Segundo ela, essas partículas carregam informações valiosas sobre os eventos cósmicos mais extremos, funcionando como “mensageiros” de processos invisíveis no universo.

O KM3NET não detectou o neutrino diretamente, mas o flash gerado pela musson que surgiu quando colidiu com outra partícula. A análise revelou que a energia envolvida foi de 220 milhões de voltas de elétrons, cerca de 30.000 vezes mais do que a energia máxima alcançada pelo grande Hadron Collier (LHC), o maior acelerador de partículas da Terra.

Para comparação, Coyle explicou que, para produzir uma partícula com essa energia, o LHC teria que ser expandido dos atuais 27 quilômetros para 40.000 quilômetros – equivalente à circunferência do planeta. Isso mostra que em algum lugar do universo existe um acelerador de partículas naturais muito mais poderoso do que qualquer tecnologia humana.

Os cientistas acreditam que buracos negros supermassivos podem ser a chave para essa extrema aceleração. Nas galáxias ativas, essas estruturas gigantes devoram matéria e jogam jatos de partículas de alta energia a velocidades próximas à da luz. Quando esses jatos apontam diretamente para a Terra, os objetos são chamados blazars.

Os blazares emitem a radiação eletromagnética, que varia de ondas de rádio a raios gama e partículas carregadas conhecidas como raios cósmicos. Quando esses raios interagem com outras partículas dentro de suas galáxias, elas podem produzir chuvas de neutrinos altamente energéticos, como detectados pelo KM3NET.

Com base na direção da partícula, os pesquisadores rastrearam sua trajetória à beira da Via Láctea. Como não há fontes locais que possam explicar essa energia extrema, a equipe voltou sua atenção para 12 blazares fora da galáxia como possíveis locais de origem.

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No entanto, existe outra hipótese intrigante: o neutrino pode ter sido gerado por uma colisão entre um raio cósmico ultra -aneergético e um fóton de radiação cósmica de fundo (CMB), a luz mais antiga do universo, permanecendo o Big Bang. Se confirmado, essa seria a primeira detecção de um “neutrino cosmogênico”, um tipo previsto pelos cientistas, mas nunca observou.

Se esse neutrino realmente viesse de uma interação com o CMB, isso representaria um marco para astrofísica, abrindo caminho para uma nova forma de investigação cósmica. A descoberta ajudaria a integrar três grandes áreas da astronomia moderna: observação de ondas eletromagnéticas, detecção de ondas gravitacionais e astronomia multimag da multimação baseada em neutralidade.

De acordo com um comunicaçãoPor enquanto, os cientistas não têm dados suficientes para certamente determinar a origem da partícula. No entanto, o fato de o KM3NET ter conseguido detectar um neutrino tão enérgico enquanto ainda em construção sugere que mais descobertas estão chegando.

“No próximo ano, o KM3NET fornecerá mais dados e uma melhor resolução angular”, disse Coniglione. “Com isso, podemos refinar a localização deste evento e possivelmente chegar a uma conclusão mais definitiva sobre sua origem”.

O estudo representa um avanço significativo na astrofísica de partículas, abrindo novas perspectivas para o estudo do universo extremo. Com mais neutrinos desse tipo sendo detectados, os cientistas poderão testar as teorias sobre os processos mais energéticos do cosmos e desvendar os mistérios por trás dessas partículas fantasmagóricas.