Neutrino vindo do Sol transforma carbono em nitrogênio

 Neutrino faz carbono virar nitrogênio

Cientistas testemunharam uma das interações mais raras da natureza, por muito anos considerada impossível de ser observada experimentalmente - e, por alguns, apontada até mesmo como uma impossibilidade total.

Recipiente de acrílico com 12 metros de diâmetro, contendo 800 toneladas de cintilador líquido para a detecção de neutrinos e rodeado por 9.000 tubos fotomultiplicadores. Este é o núcleo do SNO (Observatório de Neutrinos de Sudbury).[Imagem: SNOLAB] 

Um neutrino, por si só uma das partículas mais misteriosas do Universo, que por muito tempo se acreditou nem mesmo ter massa e que raramente interage com qualquer outra partícula, chocou-se com um átomo de carbono e passou-lhe energia suficiente para que o átomo se transformasse em nitrogênio.

Na verdade não foi apenas um neutrino: Os cientistas do laboratório SnoLab, localizado a dois quilômetros de profundidade no Canadá, detectaram 5,6 eventos ao longo de um período de 231 dias. Isso é estatisticamente consistente com os 4,7 eventos esperados gerados por neutrinos durante esse período.

Dentre todos os eventos captados pelo detector, os pesquisadores estavam interessados naqueles, já previstos teoricamente, em que um núcleo de carbono-13 é atingido por um neutrino de alta energia e se transforma em nitrogênio-13 radioativo, que decai cerca de dez minutos depois.

Para pescar eventos tão raros, a equipe usou um método de "coincidência retardada", que busca dois sinais interligados: Um sinal inicial proveniente do impacto de um neutrino em um núcleo de carbono-13, seguido, alguns minutos depois, por um segundo sinal proveniente do decaimento radioativo do nitrogênio. Esse padrão característico permite separar, com segurança, as interações reais de neutrinos do ruído de fundo.

"Capturar essa interação é uma conquista extraordinária. Apesar da raridade do isótopo de carbono, conseguimos observar sua interação com neutrinos, que nasceram no núcleo do Sol e viajaram vastas distâncias para chegar ao nosso detector," comemorou Gulliver Milton, da Universidade de Oxford, que é membro da colaboração internacional que administra o SnoLab.

Monitores mostrando os eventos captados pelo detector SNO+. [Imagem: SNOLAB]

Partículas fantasmas

Os neutrinos são uma das partículas mais misteriosas do Universo, frequentemente chamadas de "partículas fantasmas" porque raramente interagem com qualquer outra coisa - trilhões deles atravessam nossos corpos a cada segundo, sem nos afetar em nada e sem deixar quaisquer vestígios.

Eles são produzidos durante reações nucleares, incluindo as de fusão nuclear, que ocorrem no núcleo do Sol e outras estrelas. Sua tendência a não interagir torna a detecção de neutrinos notoriamente difícil porque eles também não interagem com os sensores. Neutrinos provenientes do Sol só foram observados interagindo com alguns poucos alvos diferentes.

Agora, pela primeira vez, os cientistas conseguiram observar também a transformação de átomos de carbono em nitrogênio por neutrinos dentro de um vasto detector subterrâneo. As observações foram realizadas utilizando o detector SNO+, localizado a dois quilômetros de profundidade no SnoLab, um laboratório internacional situado em uma mina em operação em Sudbury, no Canadá. A localização profunda é crucial para proteger o laboratório dos raios cósmicos e da radiação de fundo, que mascarariam os fracos sinais dos neutrinos.

O Snolab é um dos laboratórios mais profundos do mundo. [Imagem: SnoLab/Univ.Alberta]

Laboratório nas profundezas

O SNO+ é uma atualização do experimento SNO, que demonstrou que os neutrinos oscilam entre três tipos - neutrinos do múon, do tau e do elétron - em sua jornada do Sol até a Terra.

"Os neutrinos solares têm sido um tema de estudo fascinante há muitos anos, e as medições realizadas pelo nosso experimento predecessor, o SNO, levaram ao Prêmio Nobel de Física de 2015. É notável que nossa compreensão dos neutrinos solares tenha avançado tanto a ponto de podermos usá-los, pela primeira vez, como um 'feixe de teste' para estudar outros tipos de reações atômicas raras!" disse o professor Steven Biller.

Inovação Tecnológica