Os neutrinos são talvez as partículas mais subestimadas conhecidas pela humanidade. Físico, espertinho e espertinho Wolfgang Pauli propuseram sua existência em 1930 como uma peça de quebra-cabeça perdida - certas reações nucleares tiveram mais entrada do que surgiram. Pauli argumentou que algo minúsculo e invisível tinha que estar envolvido - daí o neutrino, que é meio italiano para "um pouco neutro".
Nas décadas desde a proposta inicial, passamos a conhecer e amar - mas não entender completamente - esses pequenos companheiros neutros. Eles têm um pouco de massa, mas não temos certeza de quanto. E eles podem se transformar de um tipo de neutrino (chamado de "sabor", por que não?) Para outro, mas não sabemos ao certo como.
Sempre que os físicos não compreendem algo, ficam realmente empolgados, porque, por definição, a resposta para o enigma deve estar fora da física conhecida. Portanto, o mistério da massa e mistura de neutrinos pode nos dar pistas de mistérios como os primeiros momentos do Big Bang.
Um pequeno problema: pequenez. Os neutrinos são pequenos e quase nunca falam com a matéria normal. Trilhões e trilhões estão passando pelo seu corpo agora. Você os nota? Não você não. Para realmente explorar as propriedades dos neutrinos, temos que ser grandes, e três novos experimentos com neutrinos serão disponibilizados em breve para nos ajudar a entender as coisas. Nós esperamos.
Vamos explorar:
DUNA
Você pode ter ouvido a empolgação com o remake do clássico romance de ficção científica "Dune". Não é isso. Em vez disso, este DUNE representa o "Experimento Subterrâneo de Neutrinos", que consiste em duas partes. A primeira parte será no Fermilab, em Illinois, e incluirá uma arma de neutrinos gigante, do tipo gênio do mal, que acelerará os prótons para se aproximarem da velocidade da luz, esmagará-os em coisas e disparará trilhões de neutrinos por segundo fora do negócio.
A partir daí, os neutrinos viajarão em linha reta (porque é tudo o que sabem fazer) até chegarem à parte dois, a cerca de 1.300 quilômetros de distância, na Unidade de Pesquisa Subterrânea de Sanford, em Dakota do Sul. Por que subterrâneo? Como os neutrinos viajam em linha reta (mais uma vez, sem opção), mas a Terra é curva, o detector precisa ficar a cerca de 1,6 km sob a superfície. E esse detector é de cerca de 40.000 toneladas (36.000 toneladas métricas) de argônio líquido.
Hyper-Kamiokande
O antecessor do futuro Hyper-Kamiokande ("Hyper-K" se você quiser ser legal em festas de física) foi o nome apropriadamente chamado Super-Kamiokande ("Super-K" pelos mesmos motivos), localizado perto de Hida Japão. É uma configuração bastante direta para os dois instrumentos: um tanque gigante de água ultrapura cercado por tubos fotomultiplicadores, que amplificam sinais de luz muito fracos.
De vez em quando, extremamente raro, um neutrino atinge uma molécula de água, fazendo com que um elétron ou um pósitron (o parceiro antimatéria do elétron) se afaste mais rapidamente do que a velocidade da luz na água. Isso causa um flash de luz azulada chamado radiação Cherenkov, e essa luz é captada pelos tubos fotomultiplicadores. Estude o flash, entenda o neutrino.
O Super-K fez uma super história em 1998, quando forneceu a primeira evidência sólida de que os neutrinos mudam de sabor à medida que voam, com base em observações dos neutrinos produzidos nas profundezas infernais do núcleo do sol. A descoberta concedeu ao físico Takaaki Kajita um prêmio Nobel e Super-K um carinho no tubo fotomultiplicador.
O Hyper-K é como o Super-K, mas maior. Com uma capacidade de 1 bilhão de litros de água, possui 20 vezes o volume de coleta do Super-K, o que significa que pode coletar 20 vezes o número de neutrinos ao mesmo tempo em que o Super-K pode. O Hyper-K procurará neutrinos produzidos por reações naturais e orgânicas, como a fusão e as supernovas, em todo o universo, a partir de 2025. Quem sabe? Também pode dar a alguém um Prêmio Nobel.
PINGU
Não sei exatamente por que os físicos escolhem as siglas que fazem para experimentos científicos gigantes. Nesse caso, Pingu é o nome de um pinguim animado europeu que tem várias desventuras e aprende importantes lições de vida no continente sul. Ele também significa "Atualização de próxima geração do Precision IceCube" (PINGU).
A parte IceCube dessa sigla refere-se ao maior e pior experimento de neutrinos do mundo. Baseado no Polo Sul, o experimento consiste em cordas de detectores afundados profundamente na camada de gelo polar que usarão a claridade cristalina desse gelo para fazer a mesma coisa que o Super e o Hyper-K fazem no Japão: detectar a radiação de Cherenkov produzido por neutrinos que zingam através do gelo. O experimento realmente começou há alguns anos atrás, mas os cientistas que o administram já estão ansiosos por uma atualização.
Aqui está o porquê. O IceCube pode ser grande, mas isso não significa que é o melhor de todas as coisas. Ele tem um ponto cego: devido ao seu tamanho enorme (um quilômetro cúbico inteiro de gelo), é difícil ver neutrinos de baixa energia; eles simplesmente não produzem pop e fracassos suficientes para serem vistos pelos detectores do IceCube.
Entre no PINGU: um monte de detectores extras, dispostos perto do centro do IceCube, projetados especificamente para capturar os neutrinos de baixa energia que atingem a Terra.
Quando (esperançosamente) ficar online, o PINGU se juntará ao exército de instrumentos e detectores em todo o mundo que estão tentando capturar o maior número possível dessas pequenas coisas fantasmagóricas e desvendar seus segredos.
