Um novo estudo oferece pistas sobre a diferença de massa entre tipos de neutrinos, as partículas mais abundantes do Universo. A pesquisa saiu na última quarta-feira (22) na revista Nature.
O artigo fornece algumas das melhores informações até o momento a respeito dessas partículas fantasmagóricas. Para isso, foi necessário reunir dados de dois grandes experimentos conduzidos em diferentes países: Japão e Estados Unidos.
Minúsculos, neutrinos podem atravessar tudo, raramente interagindo com a matéria. Sem que percebamos, trilhões dessas partículas passam através de nossos corpos a cada segundo.
Formados em lugares como o núcleo do Sol e estrelas em explosão, os neutrinos têm três tipos, ou “sabores”, e enquanto viajam podem mudar de um para outro, o que é chamado de oscilação. A nova pesquisa traz justamente pistas sobre a diferença de massa entre esses tipos de neutrinos, uma questão-chave ainda sem resposta.
Neutrinos são partículas elementares, o que significa que não são compostos de nada menor, tornando-os um dos blocos fundamentais de construção do Cosmos. E eles não possuem carga elétrica, diferentemente de outras partículas, como prótons e elétrons.
E por que é importante entender os neutrinos?
Eles podem ser a chave para desvendar certos mistérios sobre o Universo: a origem da matéria e sua prevalência no Cosmos em relação à sua contraparte, a antimatéria; a natureza da matéria escura e da energia escura; e o funcionamento interno das supernovas.
O experimento realizado nos Estados Unidos foi o NOvA. Ele consistiu no envio de um feixe subterrâneo de neutrinos por cerca de 810 quilômetros desde sua fonte no Laboratório Nacional de Aceleradores Fermi, do Departamento de Energia dos EUA, próximo a Chicago, até um detector em Ash River, Minnesota.
O que ocorreu no Japão foi o T2K. Nele, houve o envio de um feixe de neutrinos por 295 quilômetros através da crosta terrestre, desde sua fonte na cidade costeira de Tokai até um detector situado na de Kamioka.
Ambos os experimentos exploram a oscilação de neutrinos, mas utilizam diferentes energias de neutrinos, diferentes distâncias e detectores projetados de maneiras distintas.
Ao combinar as descobertas de quase uma década de observações do NOvA e do T2K, os pesquisadores avançaram na compreensão dos neutrinos.
“À primeira vista, havia questões sobre se os resultados do T2K e do NOvA eram compatíveis. Descobrimos que eles são muito compatíveis”, disse a física Kendall Mahn, da Universidade Estadual de Michigan, coporta-voz da equipe do T2K.
Os cientistas desconhecem a massa dos três tipos de neutrinos ou mesmo qual é o mais leve, uma questão que os cientistas chamam de “ordenamento de massa dos neutrinos”, que tem grandes implicações para a física.
“Embora tenhamos que esperar um pouco mais para saber qual neutrino é o mais leve, o novo estudo mediu a pequena diferença de massa entre 2 dos 3 neutrinos com uma precisão sem precedentes –menos de 2% de incerteza–, tornando-se uma das medições mais precisas desse parâmetro já alcançadas”, afirmou a física Zoya Vallari, da Universidade Estadual de Ohio e cientista do NOvA.
Os dois experimentos também estão investigando se os neutrinos e suas partículas correspondentes, chamadas antineutrinos, transformam-se de um tipo para outro de maneira diferente entre si.
“Essa questão é especialmente importante porque pode ajudar a explicar um dos maiores mistérios da física: por que o Universo é composto principalmente de matéria em vez de antimatéria. No Big Bang, matéria e antimatéria deveriam ter existido em quantidades iguais e se destruído mutuamente. Mas, de alguma forma, a matéria prevaleceu, e estamos aqui por causa disso”, explicou Vallari.
Segundo a pesquisadora, responder a questões fundamentais acerca do Universo requer precisão extremamente alta e confiança estatística. A expectativa é que uma nova geração de grandes experimentos com neutrinos possa resultar em novas informações.
O experimento Deep Underground Neutrino Experiment (Dune), liderado pelo Fermi National Accelerator Laboratory (Fermilab), está em construção em Illinois e Dakota do Sul.
Também há o Hyper-Kamiokande, desenvolvido em Gifu, no Japão.
Outros esforços já em andamento incluem um projeto na China chamado Juno e telescópios que capturam neutrinos vindos do espaço, como o KM3NeT e o IceCube.
“Os neutrinos têm propriedades únicas, e ainda estamos aprendendo muito sobre eles”, disse Mahn.
