Usando um observatório em construção nas profundezas do Mar Mediterrâneo, perto da Sicília, Itália, cientistas detectaram uma partícula subatômica fantasmagórica chamada neutrino, que ostenta energia recorde, em outro passo importante para a compreensão de alguns dos eventos mais cataclísmicos do universo.
Os pesquisadores, parte da Colaboração KM3NeT (Cubic Kilometer Neutrino Telescope), acreditam que o neutrino veio de além da Via Láctea. Eles identificaram 12 buracos negros supermassivos ativamente devorando matéria circundante no centro de galáxias distantes como possíveis pontos de origem, embora o neutrino possa ter surgido de alguma outra fonte.
O KM3NeT compreende dois grandes detectores de neutrinos no fundo do Mediterrâneo. Um chamado ARCA – 3.450 metros de profundidade perto da Sicília – é projetado para encontrar neutrinos de alta energia. Um chamado ORCA – 2.450 metros de profundidade perto de Provence, França – é projetado para detectar neutrinos de baixa energia.
O neutrino de “energia ultra alta” recentemente descrito, detectado pela ARCA em fevereiro de 2023, foi medido em cerca de 120 quatrilhões de elétron-volts, uma unidade de energia.
Ele era 30 vezes mais energético do que qualquer outro neutrino detectado até hoje, um quatrilhão de vezes mais energético do que partículas de luz chamadas fótons e 10.000 vezes mais energético do que partículas produzidas pelo maior e mais poderoso acelerador de partículas do mundo, o Grande Colisor de Hádrons, perto de Genebra, Suíça.
“Está em uma região de energia completamente inexplorada”, disse o físico Paschal Coyle, do Centro de Física de Partículas de Marselha (CPPM), na França, um dos líderes da pesquisa publicada na quarta-feira na revista
Nature.
“A energia deste neutrino é excepcional”, acrescentou o físico Aart Heijboer, do Instituto Nacional Nikhef de Física Subatômica, na Holanda, outro dos pesquisadores.
Neutrinos oferecem aos cientistas uma maneira diferente de estudar o cosmos, não baseada em radiação eletromagnética – luz. Muitos aspectos do universo são indecifráveis usando apenas luz.
Neutrinos são eletricamente neutros, não perturbados nem mesmo pelo campo magnético mais forte, e raramente interagem com a matéria. Conforme os neutrinos viajam pelo espaço, eles passam desimpedidos pela matéria – estrelas, planetas ou qualquer outra coisa.
Isso os torna “mensageiros cósmicos” porque os cientistas podem rastreá-los até sua origem, seja na Via Láctea ou através de galáxias, e assim aprender sobre alguns dos processos mais energéticos do cosmos.
“Neutrinos são partículas fantasmas. Eles viajam através de paredes, por todo o caminho através da Terra e por todo o caminho desde a borda do universo”, disse Coyle. “Neutrinos têm carga zero, tamanho zero, massa quase zero e interação quase zero. Eles são a coisa mais próxima de nada que se pode imaginar, mas, no entanto, são essenciais para entender completamente o universo.”
Outros mensageiros cósmicos de alta energia que voam pelo espaço não são tão confiáveis. Por exemplo, o caminho dos raios cósmicos é dobrado por campos magnéticos, então eles não podem ser rastreados de volta ao seu local de origem.
Detectar neutrinos não é simples, exigindo grandes observatórios localizados em águas profundas ou no gelo. Esses meios oferecem um volume expansivo e transparente onde um neutrino que passa pode interagir com uma partícula, produzindo um flash de luz chamado radiação Cherenkov.
Os pesquisadores concluíram que o que foi detectado no ARCA — um tipo de neutrino chamado múon — era de origem cósmica com base em sua trajetória horizontal e no fato de ter atravessado cerca de 140 km (87 milhas) de rocha e água do mar antes de chegar ao detector.
Os detectores KM3NeT ainda estão em construção e ainda não atingiram suas capacidades máximas.
Neutrinos são produzidos por vários processos astrofísicos em vários níveis de energia. Por exemplo, neutrinos de baixa energia nascem em processos de fusão nuclear dentro de estrelas.
Neutrinos de alta energia surgem de colisões de partículas que ocorrem em eventos violentos, como um buraco negro comendo avidamente matéria em queda ou explosões de raios gama durante as mortes explosivas de estrelas. Eles também podem ser produzidos por interações entre raios cósmicos de alta energia e a radiação de fundo do universo.
O estudo dos neutrinos ainda está em fase inicial.
“Então por que isso importa? É basicamente tentar entender o que está acontecendo no cosmos”, disse Heijboer.
Fonte: Agência Reuters/Will Dunham
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