Físicos criaram e descobriram pela primeira vez “partículas fantasmas” de alta energia dentro do maior planeta do mundo
O que são neutrinos?
O nome neutrino está em consonância com a palavra“neutro” por uma razão. Eles têm carga elétrica zero e massa quase zero. Isso significa que quase nunca interagem com outros tipos de matéria. Os neutrinos são chamados de partículas fantasmas por uma razão: eles “voam” através da matéria comum a uma velocidade próxima à da luz, sem mudar. A cada segundo, cerca de 100 mil milhões de neutrinos passam por cada centímetro quadrado do corpo humano.
De onde vieram os neutrinos?
Neutrinos são viajantes espaciais.Alguns deles surgem de reações nucleares no Sol, quando átomos se fundem nas profundezas da estrela. Eles liberam neutrinos, que voam para longe da estrela em questão de segundos. Algumas partículas fantasmas vêm da fissão nuclear aqui na Terra, como nos reatores nucleares. Mesmo a decomposição do potássio dentro de uma banana pode emitir neutrinos, de acordo com o Departamento de Energia dos EUA.
Os neutrinos foram descobertos pela primeira vez saindo de um reator nuclear em 1956. Depois dos fótons, eles são considerados as partículas subatômicas mais abundantes do Universo.
Dois neutrinos. Foto tirada em 4 de julho de 1959, NARA & Arquivo de domínio público DVRS — ObterArquivo
Mas, apesar de sua onipresença,a interação mínima de partículas sem carga e quase sem massa com outra matéria as torna incrivelmente difíceis de detectar. Para capturá-los, cientistas e engenheiros estão construindo detectores de neutrinos em todo o mundo. O mais famoso deles é o IceCube Neutrino Observatory, localizado no Pólo Sul.
A manifestação única dos neutrinos foi explicada após quase 10 anos: por que é tão importante
Ele e outros famosos experimentos de detecção de neutrinos, como o detector Super-Kamiokande do Japão, o MiniBooNE Fermilab detectou neutrinos gerados pela luz solar.
Os neutrinos mais “importantes”
Acima de tudo, os cientistas estão intrigados com os neutrinos em altas temperaturas.energias. Eles nascem quando as estrelas se fundem, nascem supernovas e quando partículas do espaço profundo colidem com a atmosfera da Terra. Esses fantasmas de alta energia permaneceram até agora um mistério para os cientistas.
Agora os físicos descobriram neutrinos usandoDetector FASER no Large Hadron Collider (LHC), o maior acelerador de partículas do mundo, localizado na Organização Europeia para Pesquisa Nuclear (CERN), perto de Genebra, na Suíça. Os cientistas apresentaram os resultados da pesquisa no 57º Rencontres de Moriond Interações Eletrofracas e Teorias Unificadas conferência em La Thuila, Itália. “Descobrimos neutrinos a partir de uma fonte completamente nova – colisores de partículas – onde dois feixes de partículas colidem entre si a energias extremamente elevadas”, disse Jonathan Feng, físico da Universidade da Califórnia, Irvine e co-presidente da Colaboração FASER.
Experimento FASER
Experimento de pesquisa direta (FASER) - detectorpartículas, projetadas e construídas por uma equipe internacional de físicos do CERN. Embora os detectores de partículas do CERN sejam famosos por terem vários andares de altura e pesarem milhares de toneladas, o FASER é uma exceção.
FASER pesa cerca de uma tonelada e cabe em um pequenoTúnel lateral do CERN. Curiosamente, ele foi desenvolvido em apenas alguns anos e usa peças sobressalentes de outros experimentos conduzidos nas instalações.
FASER
No domingo, os cientistas da equipe FASER anunciaram em uma conferência na Itália que detectaram neutrinos com sucesso depois que dois feixes de partículas de energia extremamente alta colidiram dentro do LHC.
Além dos neutrinos, o projeto FASER também visamatéria escura. A matéria escura, que se acredita estar presente na maior parte da matéria do Universo, nunca foi detectada antes. Tal como acontece com os neutrinos, o FASER também pode ser o primeiro experimento a ajudar a detectar a matéria escura quando estiver no CERN começará uma nova rodada de colisões de partículas em alguns meses.
Como os físicos fizeram isso?
Para capturar "fantasmas subatômicos", os físicosconstruiu uma armadilha de detecção de partículas: placas metálicas densas de chumbo e tungstênio, imprensadas com várias camadas de uma emulsão detectora de luz. Quando poderosos feixes de prótons colidiram dentro do LHC, eles produziram um fluxo de partículas laterais, das quais uma pequena proporção eram neutrinos. Eles colidiram com núcleos atômicos em placas de metal densas e se desintegraram em outras partículas. As camadas de emulsão funcionavam da mesma maneira que o filme fotográfico antigo – reagindo com subprodutos de neutrinos, elas imprimiam os contornos rastreáveis das partículas à medida que os neutrinos passavam por elas.
Trabalhando com esta emulsão semelhante a um filmee analisando os rastros de partículas, os físicos descobriram que algumas das marcas eram resultado de jatos de partículas criados por neutrinos ao passarem pelas placas. Os cientistas até determinaram qual dos três “sabores” de partículas de neutrinos – tau, múon ou elétron – eles encontraram.
Seis neutrinos descobertos no cursoexperimento, foi identificado pela primeira vez em 2021. Os físicos levaram dois anos para coletar dados suficientes para confirmar que eram eles. Agora os cientistas esperam encontrar muito mais neutrinos e planeiam utilizá-los para estudar ambientes em todo o Universo onde se formam partículas fantasmas de alta energia.
Por que isso é tão importante?
“Esses neutrinos de altíssima energia no LHC são importantespara compreender observações verdadeiramente emocionantes em astrofísica de partículas", Jamie Boyd, físico do CERN e co-presidente do FASER. Com novas descobertas, os físicos esperam explicar como as estrelas queimam e explodem; como as interações de neutrinos de alta energia levam à formação de outras partículas no espaço.
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