Uma usina nuclear em Liebstadt, na Suíça, hospedou o detector Conus+ Neutrino.Crédito: Kietzmannbjorn/Action Press/Shutterstock
Os físicos pegaram neutrinos de um reator nuclear usando um dispositivo pesando apenas alguns quilos, ordens de magnitude menos massivas que os detectores padrão de neutrinos. A técnica abre novas maneiras de testar as leis conhecidas da física e detectar os neutrinos abundantes produzidos no coração de estrelas em colapso.
“Eles finalmente fizeram isso”, diz Kate Scholberg, físico da Duke University em Durham, Carolina do Norte. “E eles têm resultado muito bonito.” O experimento, chamado Conus+, é descrito em 30 de julho em Natureza1.
Quarry desafiador
Os neutrinos são partículas elementares que não têm carga elétrica e geralmente não interagem com outra matéria, tornando -as extraordinariamente difíceis de detectar. A maioria das experiências de neutrinos captura essas partículas indescritíveis observando flashes de luz que são gerados quando um neutrino colide com um elétron, próton ou nêutron. Essas colisões ocorrem extremamente raramente, portanto, esses detectores geralmente têm massas de toneladas ou milhares de toneladas para fornecer material de destino suficiente para reunir neutrinos em números relevantes.
Scholberg e seus colaboradores demonstraram pela primeira vez a técnica de mini-detector em 20172usando -o para capturar neutrinos produzidos por um acelerador no Laboratório Nacional de Oak Ridge, no Tennessee. As partículas de Oak Ridge têm energias ligeiramente mais altas do que as feitas nos reatores. Como resultado, a detecção de neutrinos do reator foi ainda mais desafiadora, diz ela. Mas os neutrinos de menor energia também permitem um teste mais preciso do modelo padrão de física.
Quão pesado é um neutrino? Corrida para pesar partículas misteriosas aquece
O detector coerente de Scholberg foi o primeiro a explorar um fenômeno chamado dispersão coerente, na qual um neutrino ‘espalha’ de um núcleo atômico inteiro, em vez das partículas constituintes do átomo.
A dispersão coerente usa o fato de que as partículas da matéria podem atuar como ondas – e quanto menor a energia das partículas, maior o seu comprimento de onda, diz Christian Buck, líder da colaboração da Conus. Se o comprimento de onda de um neutrino é semelhante ao diâmetro do núcleo, “então o neutrino vê o núcleo como uma coisa. Ele não vê a estrutura interna”, diz Buck, que é físico no Instituto Max Planck de Física Nuclear em Heidelberg, Alemanha. O neutrino não interage com nenhuma partícula subatômica, mas faz com que o núcleo recupere – depositando uma pequena quantidade de energia no detector.