Uma partícula que não deveria existir acabou de ser detectada

Por , em 4.06.2018

Ilustração artística: além dos três tipos conhecidos de neutrinos, um tipo estéril que não interage com a matéria pode existir

Um novo experimento físico produziu a mais firme evidência de uma partícula misteriosa chamada de “neutrino estéril”, um tipo de neutrino que passa pela matéria sem interagir com ela.

A existência dessa partícula foi sugerida pela primeira vez décadas atrás, mas os cientistas nunca conseguiram encontrar provas adicionais que a confirmassem; pelo contrário, muitos experimentos contradisseram esses resultados iniciais.

Agora, os novos dados robustos deixam os pesquisadores em dúvida. Se neutrinos estéreis forem reais, isso significa que há algo estranho acontecendo no universo que está fazendo os experimentos de física mais avançados da humanidade se contradizerem.

Ops, é ele de novo!

Em meados da década de 1990, o Liquid Scintillator Neutrino Detector (LSND), um experimento do Laboratório Nacional Los Alamos, no Novo México, EUA, encontrou evidências de uma misteriosa nova partícula: um “neutrino estéril”.

Esse resultado não pôde ser replicado; outros experimentos simplesmente não encontraram nenhum traço da partícula. Logo, a ideia foi deixada de lado.

Agora, o MiniBooNE, um experimento do Fermi National Accelerator Laboratory (Fermilab), localizado próximo à cidade de Chicago, nos EUA, apontou para a misteriosa partícula novamente.

Se os novos resultados se mantiverem, seria algo enorme: precisaríamos rever o Modelo Padrão da Física de Partículas.

Modelo Padrão

O Modelo Padrão domina a compreensão dos cientistas sobre as partículas do universo por mais de meio século. Ele explica como a matéria e a energia interagem no cosmos.

Algumas dessas partículas, como quarks e elétrons, são bem fáceis de imaginar: são os blocos de construção dos átomos que compõem tudo o que existe e podemos tocar com nossas mãos.

Outras partículas, como os três neutrinos conhecidos, são mais abstratas: são partículas de alta energia que fluem pelo universo mal interagindo com outras matérias. Por exemplo, bilhões de neutrinos vindos do sol passam pela ponta do seu dedo a cada segundo, mas é muito improvável que tenham algum impacto nas partículas do seu corpo.

Os três neutrinos conhecidos interagem com a matéria através da força fraca (uma das quatro forças fundamentais do universo) e da gravidade. Isso significa que detectores especializados podem encontrá-los. Já os neutrinos estéreis não são identificáveis diretamente, e foram a primeira surpresa para o nosso entendimento deste tipo de partícula.

Neutrinos estéreis: a suposição

Enquanto ondas de neutrinos fluem pelo espaço, elas “oscilam” entre os tipos diferentes dessa partícula. Tanto o experimento LSND quanto o MiniBooNE envolvem disparar feixes de neutrinos em um detector escondido atrás de um isolador para bloquear todas as outras radiações, e depois contar cuidadosamente quantos neutrinos de cada tipo atingem esse detector.

Ambos os experimentos já relataram mais detecções do que a descrição da oscilação de neutrinos do Modelo Padrão pode explicar. Isso sugere que os neutrinos estão oscilando em tipos mais pesados, “estéreis”, que o detector não pode identificar diretamente.

O resultado do MiniBooNE teve um desvio padrão medido em 4,8 sigma, pouco abaixo do limiar de 5,0 que os físicos procuram. Um resultado de 5,0 sigma tem 1 em 3,5 milhões de chances de ser um equívoco, ou seja, alguma flutuação aleatória nos dados.

Segundo dos cientistas do novo experimento, os resultados do MiniBooNE e LSND combinados representam um resultado de 6,1 sigma, embora haja certo grau de ceticismo sobre essa afirmação.

Algo está acontecendo, só temos que descobrir o quê

O maior problema, até agora, é que outros experimentos importantes com neutrinos, como o Oscillation Project with Emulsion-Tracking Apparatus, na Suíça, e o IceCube Neutrino Observatory, na Antártida, não encontraram a anomalia que o LSND e o MiniBooNE descobriram.

Segundo Kate Scholberg, uma física de partículas da Universidade de Duke (EUA) que não esteve envolvida no novo estudo, é possível que a anomalia seja “sistemática, o que significa que há algo na maneira como os neutrinos estão interagindo com a configuração experimental que os cientistas ainda não entendem”.

Mas também é cada vez mais possível que os cientistas tenham que explicar por que tantos outros experimentos não estão vendo evidências de neutrinos estéreis, como o Fermilab e os Los Alamos Lab.

Se esse for o caso, eles terão que rever todo o seu entendimento do universo no processo. [LiveScience]

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2 comentários

  • Alberto Carvalhal Campos:

    Os esmagadores de prótons não servem para determinar as partículas do universo. Eles apenas chocam prótons que não existiam antes se surgir o universo. Não existia nada para chocar estes prótons que não existiam. Para que chocar prótons? Não existia nada e foi deste nada que se originou o tudo. O que pode acontecer é justamente o que está acontecendo: aparecer partículas inexistentes em condições normais. Exemplos: os tetraquaks e outros.

    • Cesar Grossmann:

      Ninguém está tentando descobrir o que tinha “antes do Universo”, esta expressão, até onde a gente sabe, pode não ter significado algum.

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