Detecção de Neutrinos

Para completar o nosso conhecimento sobre neutrinos, precisamos descobrir como funciona a detecção de Neutrinos. E essa história começa no início do século 20, onde os cientistas começaram a estudar um fenômeno chamado de DESINTEGRAÇÃO BETA. Esse fenômeno aparece quando temos um átomo com o núcleo instável, que é aquele tipo de átomo onde se tem um número de prótons e nêutrons diferentes. Como exemplo, vamos usar o carbono 14. Esse átomo tem um núcleo com 8 prótons e 6 nêutrons. Quando isso acontece, a força nuclear fraca entra em ação, transformando um próton em um nêutron e convertendo o átomo de carbono 14 instável em nitrogênio estável com 7 prótons e 7 nêutrons. Nessa transformação, sabia-se que um elétron ou um antielétron era emitido do átomo quando isso acontecia. Só que a conta não fechava… isso porque a massa do nitrogênio juntamente com elétron ou antielétron era menor que a massa do carbono 14. 

Então em 1930 o físico Wolfgang Pauli propôs: Meu caro, se está faltando massa é porque tem outra partícula na jogada. De fato, tinha, e esse era o neutrino ou antineutrinos. Mas até então, essas partículas não podiam ser detectadas. (Como você já deve ter percebido, a desintegração beta envolve antipartículas, que é assunto para outro vídeo. O que importa pra gente no momento é saber que essa transformação de prótons em nêutrons e nêutrons em prótons está vinculada diretamente a criação dos neutrinos).

Ainda sobre a criação dos neutrinos, vale a pena lembrar que as estrelas são formadas principalmente por hidrogênio, que no caso possuem apenas 1 próton… E que na fusão nuclear (aquilo que as estrelas fazem no seu núcleo para gerar energia), nêutrons são formados para se juntar aos prótons e assim formar átomos de hélio e outros mais pesados. Sendo assim, as estrelas são os maiores criadores de nêutrons do universo e por tabela, de acordo com a desintegração beta, são também os maiores criadores de nêutrons. 

Nesse momento, todos nós, sem exceção, estamos sendo atravessados por milhões de neutrinos.

Como sabemos que essa coisa realmente existe? 

Até aqui parece tudo muito especulativo. Em teoria, a produção de neutrinos produziria raios gama. E em 1956 foi utilizado um reator nuclear para verificar se existia ou não neutrinos através da produção de raios gama. E foi a partir desse ano que passamos a aceitar a existência dos neutrinos.

Porém esse tipo de medida não é uma forma eficiente… pois pouco nos falavam sobre os nossos fantasminhas. 

Embora seja muito difícil um neutrino acertar outra partícula para que possam interagir, as chances disso acontecer não é zero.

E quando isso acontece, uma quantidade bem grande de energia é liberada. Essa energia em geral vai aparecer na forma de outras partículas e uma radiação proveniente do movimento dessas partículas. Vocês devem saber que a luz é a coisa mais rápida que existe… no vácuo. 

Porém, dentro de um meio (tipo água, ou gelo), algumas partículas podem se mover mais rápido que a luz liberando uma radiação que é detectada.

Essa radiação é conhecida como radiação de Cherenkov, e é ela que dá aquela coloração azulada nos reatores. Mas a maior parte dessa radiação é no ultravioleta e portanto é invisível aos olhos humanos. Para podermos medir a radiação Cherenkov, é utilizado tanques de água enormes como um meio nos a luz tem uma velocidade menor e partículas carregadas podem se mover mais rápido que a luz.

Quando o neutrino colide com um núcleo atómico nesses tanques de água, a radiação e partículas que são geradas com a interação do neutrino com o núcleo são coisas que nossa tecnologia consegue medir… E é por meio dessa medida que determinamos nos dias de hoje não somente a existência do neutrino, mas também o tipo dos neutrinos.

E aí temos um ponto muito interessante… Existem 3 tipos de neutrinos. E os três são um. (WHAT – É o que?). Os neutrinos têm a capacidade de mudar sua natureza conforme viajam pelo espaço, e esse fenômenos é conhecido como OSCILAÇÕES DE NEUTRINOS, mas o que isso resulta afinal? Na prática o que muda vai ser o perfil de partículas que irão surgir após a interação com o núcleo atômico, o que significa que precisamos de diferentes detectores para cada tipo de neutrino.

E pra finalizar, só precisamos de comentar 2 pontos importantes sobre a oscilação de neutrinos. O primeiro deles, é que esse fenômeno ainda é um efeito quântico não compreendido e bem exótico, considerando que ele é a única partícula que conhecemos com esse tipo de comportamento. Compreender esse fenômeno pode revelar coisas inimagináveis sobre o nosso universo.

O segundo é mais interessante: ainda se tinha muita dúvida se os neutrinos possuíam ou não massa, uma vez que a velocidade dele ainda não foi possível medir, mas sabemos que é muito alta. Pela relatividade de Einstein, para uma coisa que viaja na velocidade da luz, o tempo para ele para. Dado a nossa compreensão do que é o tempo, (nós entendemos que o tempo é uma sucessão de eventos), para que os neutrinos possam ficar mudando sua natureza, isso é entendido como sendo uma sucessão de eventos. E se ele consegue realizar algum evento, ele não está na velocidade da luz. E pra quem assistiu o vídeo do bóson de Higgs já deve ter sacado que se ele não está na velocidade da luz é porque interage com o campo de Higgs e por tanto tem massa.

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