Os neutrinos são algumas das criaturas mais abundantes, curiosas e ilusórias da física de partículas. Alguns deles existem desde o Big Bang e, assim como você leu isso, trilhões deles passaram pelo seu corpo (e mais estão a caminho). Mas, apesar de sua onipresença, os neutrinos são notoriamente difíceis de estudar precisamente porque eles ignore praticamente tudo feito de qualquer outra coisa. Portanto, não é de surpreender que pesar um neutrino não seja tão simples quanto educadamente pedir a alguém para subir na balança.
Felizmente, os físicos de partículas são muito tenazes, incluindo os do Fermilab do Departamento de Energia dos EUA, e eles não estão desistindo de seu mais recente safari de neutrinos: o experimento de Aparência de Nêutrons de Nêutrons Elétricos Fora do Eixo, ou NOvA. (Os cientistas representam neutrinos com a letra grega nu, ouv.) É uma caça muito pequena para capturar neutrinos em tempo real e usa equipamentos muito grandes para fazer o trabalho. E ele já capturou seus primeiros neutrinos - mesmo antes de sua configuração ser totalmente concluída.
Criado por esmagar prótons contra alvos de grafite nas instalações da Fermilab, nos arredores de Chicago, Illinois, os neutrinos resultantes são coletados e disparados em um feixe a 500 milhas a noroeste do detector distante NOvA em Ash River, Minnesota, localizado ao longo da fronteira canadense. As primeiras vigas foram disparadas em setembro de 2013, enquanto as instalações do rio Ash ainda estavam em construção.
"O fato de os primeiros neutrinos terem sido detectados antes mesmo da instalação do detector remoto NOvA é uma verdadeira homenagem a todos os envolvidos", disse o físico da Universidade de Minnesota Marvin Marshak, diretor do Laboratório de Ash River. "Esse resultado inicial sugere que a colaboração da NOvA fará importantes contribuições ao nosso conhecimento dessas partículas em um futuro não tão distante".
Os raios do Fermilab são disparados em intervalos de dois segundos, cada um enviando bilhões de neutrinos diretamente em direção aos detectores. O detector próximo no Fermilab confirma o "sabor" inicial dos neutrinos no feixe, e o detector distante muito maior determina se os neutrinos mudaram durante sua jornada interestadual subterrânea de três milissegundos.
Novamente, como os neutrinos não interagem facilmente com partículas comuns, os feixes podem viajar facilmente através do solo entre as instalações - apesar da curvatura da Terra. De fato, o feixe, que começa a 45 metros abaixo do solo, perto de Chicago, passa por 10 km de profundidade durante sua viagem.
De acordo com um comunicado de imprensa da Fermilab, os neutrinos “vêm em três tipos, chamados sabores (elétron, múon ou tau), e mudam entre eles à medida que viajam. Os dois detectores do experimento NOvA são colocados tão distantes para dar aos neutrinos tempo para oscilar de um sabor para outro enquanto viajam quase à velocidade da luz. Embora apenas uma fração do detector maior do experimento, chamado detector distante, seja totalmente construído, cheio de cintilador e conectado a eletrônicos neste momento, o experimento já o usou para registrar sinais de seus primeiros neutrinos. ”
Os blocos detectores de 50 pés (15 m) de altura são preenchidos com um cintilador líquido feito de 95% de óleo mineral e 5% de hidrocarboneto líquido chamado pseudocumeno, que é tóxico, mas "imprescindível para o processo de detecção de neutrinos". A mistura amplia qualquer luz que a atinja, permitindo que os ataques de neutrinos sejam mais facilmente detectados e medidos. (Fonte)
"O NOvA representa uma nova geração de experimentos com neutrinos", disse o diretor do Fermilab, Nigel Lockyer. "Estamos orgulhosos de alcançar esse marco importante em nosso caminho para aprender mais sobre essas partículas fundamentais."
Após a conclusão deste verão, os detectores de perto e longe da NOvA pesarão 300 e 14.000 toneladas, respectivamente.
O objetivo do experimento NOvA é capturar e medir com sucesso as massas dos diferentes sabores de neutrinos e também determinar se os neutrinos são suas próprias antipartículas (eles podem ser os mesmos, pois não possuem carga específica). Comparando as oscilações (ou seja, sabor mudanças) dos feixes de múon neutrino versus feixes de múon antineutrino disparados do Fermilab, os cientistas esperam determinar sua hierarquia de massa - e finalmente descobrem por que o Universo atualmente contém muito mais matéria que antimatéria.
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Quando o experimento estiver totalmente operacional, os cientistas esperam capturar alguns preciosos neutrinos todos os dias - cerca de 5.000 no total ao longo de seus seis anos. Até então, eles pelo menos agora têm seus primeiros livros.
“Ver neutrinos nos primeiros módulos do detector em Minnesota é um marco importante. Agora podemos começar a fazer física. ”
- Rick Tesarek, físico do Fermilab
Saiba mais sobre o desenvolvimento e a construção do experimento NoVA abaixo:
(Crédito do vídeo: Fermilab)
Saiba mais sobre os objetivos de pesquisa da NOvA aqui.
Fonte: comunicado de imprensa do Fermilab
A colaboração da NOvA é composta por 208 cientistas de 38 instituições nos Estados Unidos, Brasil, República Tcheca, Grécia, Índia, Rússia e Reino Unido. O experimento recebe financiamento do Departamento de Energia dos EUA, da National Science Foundation e de outras agências de financiamento.
