Os neutrinos podem ser matéria e antimatéria? Os físicos ainda não sabem disso, então eles realizam
Por que precisamos desses experimentos?
As observações dos astrofísicos mostram que o Universoconsiste quase inteiramente de matéria, embora quase não vejamos antimatéria. Experimentos de laboratório e de colisor mostram que é possível criar matéria e antimatéria em partes iguais.
O objetivo da teoria do Big Bang é explicar o desequilíbriomatéria cósmica. Segundo ele, a matéria pode ser gerada sem antimatéria num “pequeno estrondo”, durante um processo nuclear ultra-raro chamado decaimento beta duplo sem neutrinos.
Agora o grupo CUORE publicou na revista Natureartigo sobre como ela procurou esse tipo de decaimento usando isótopos de telúrio. A decadência não pôde ser detectada, mas os engenheiros conseguiram manter condições de temperatura muito baixas e ao mesmo tempo os instrumentos eram muito sensíveis: isso exigia a operação estável de mais de uma tonelada de equipamentos experimentais em temperaturas criogênicas próximas a -273,149.
O que os autores estudaram?
O objeto do estudo foi uma partícula de neutrino.Essas partículas estão por toda parte. Um número infinito de neutrinos passa por um dedo enquanto uma pessoa lê esta frase. Os neutrinos não podem ser detectados usando eletromagnetismo ou forças nucleares fortes e poderosas. É por isso que as partículas podem passar diretamente através de uma pessoa e até mesmo da Terra.
Existem muitos neutrinos, mas são difíceis de estudar. No início de suas pesquisas, os físicos acreditavam que essas partículas não tinham massa. Mais tarde descobriu-se que havia uma massa, embora insignificante.
Mas os cientistas ainda não responderam a uma pergunta:Um neutrino pode ser matéria e antimatéria? Cada partícula possui uma antipartícula, ou seja, as mesmas partículas, constituídas apenas por antimatéria. Por exemplo, os elétrons têm antielétrons ou pósitrons, os quarks têm antiquarks e os nêutrons e prótons têm antinêutrons e antiprótons. Mas tal antipartícula não foi encontrada para neutrinos.
Como estudar neutrinos?
Para entender se os neutrinos possuem um antineutrino hipotético, deve-se tentar reproduzir um possível tipo de decaimento radioativo, é chamado de decaimento beta duplo sem neutrinos.
O próprio decaimento beta é uma forma comum de decaimento em alguns átomos e pode converter um nêutron encontrado no núcleo de um átomo em um próton.
Se falamos sobre decaimento beta duplo, então isso éuma ocorrência mais rara. Nesse caso, não funciona um nêutron, mas dois. Durante esse processo, eles emitem dois elétrons e dois antineutrinos. Portanto, os físicos querem tentar o decaimento beta duplo sem neutrino para ver se ele contém uma antipartícula.
Como foi o experimento?
Pesquisadores do grupo CUORE anunciaram no início de abril de 2022 novos resultados do experimento. Os autores queriam estudar a natureza do neutrino.
A equipe CUORE trabalha no laboratório INFN GranSasso, que é protegido do mundo exterior por muros e pedras com 1,4 km de espessura. Lá eles conduziram um dos experimentos mais sensíveis do mundo para estudar o decaimento beta duplo sem neutrinos.
Os resultados do trabalho da CUORE são baseados em uma enormeconjunto de dados, é 10 vezes maior do que qualquer outro experimento semelhante. Até agora, a equipe não conseguiu observar o decaimento beta duplo sem neutrinos, apesar do equipamento ultrassensível. Em vez disso, os pesquisadores descobriram que, em média, ocorre em um único átomo de telúrio não mais do que uma vez a cada 22 trilhões de trilhões de anos. Esta informação é muito importante para novas descobertas em física de partículas elementares.
“Durante tais experimentos, nósestamos perseguindo um objetivo - entender como a matéria se formou ”, disse Carlo Bucci, pesquisador do Laboratório Nacional INFN Gran Sasso (LNGS). De acordo com Roger Huang, pós-doutorando do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley do Departamento de Energia, os cientistas estão procurando um processo que quebre a simetria da natureza.
“Se virmos o decaimento beta duplo sem neutrinos,ele se tornará o processo mais raro que os humanos já registraram. Sua meia-vida é mais de um milhão de bilhões de vezes a idade do universo”, disse Danielle Speller, professora associada da Universidade Johns Hopkins e membro do Conselho de Física CUORE.
Segundo os pesquisadores, emboranão conseguiram corrigir o processo há muito aguardado, estão satisfeitos com os resultados do trabalho, nomeadamente a componente técnica. A sensibilidade do detector foi incrivelmente alta: quando fortes terremotos ocorreram no Chile e na Nova Zelândia, os pesquisadores viram essa atividade no detector. Segundo Laura Marini, pesquisadora do Instituto Gran Sasso, eles puderam observar as ondas batendo no mar Adriático, a 60 km do laboratório.
Como esses experimentos serão realizados no futuro?
Com base no CUORE, eles vão criar a próxima geração de experimentos. O sucessor do CUORE é o CUPID. Já está sendo desenvolvido e espera-se que seja 10 vezes mais sensível que o CUORE.
Consulte Mais informação:
Após dez anos de trabalho, cientistas questionaram o modelo padrão da física
MIT cria um motor térmico estacionário que supera turbinas
Startup criou pequenos robôs que funcionam no cérebro humano