Descoberta do Neutrino Mais Energético no Mediterrâneo
O neutrino mais energético já detectado foi encontrado no fundo do mar Mediterrâneo, com uma energia aproximada de 220 pétaeletrons-volts (PeV). Essa energia é cerca de mil vezes superior à das partículas geradas pelo Grande Colisor de Hádrons (LHC), o maior acelerador de partículas do mundo. O evento, denominado KM3-230213A, foi observado pela colaboração europeia KM3NeT em fevereiro de 2023, e a descoberta foi compartilhada publicamente em um artigo publicado na revista Nature.
Origem do Neutrino Superenergético
Os pesquisadores ainda investigam a origem do neutrino KM3-230213A. As principais teorias sugerem que ele possa ter se originado de fontes astrofísicas extremas, como blazares ou a interação de raios cósmicos com a radiação do fundo cósmico de micro-ondas (CMB).
Blazares são núcleos ativos de galáxias que possuem um buraco negro supermassivo em seu centro. A matéria atraída por esse buraco negro forma um disco de acreção que gera radiação eletromagnética intensa. Quando um dos jatos de partículas gerados pelo disco está alinhado com a visão da Terra, isso classifica a galáxia como blazar, tornando-a uma fonte de radiação altamente energética.
O fundo cósmico de micro-ondas (CMB) é a radiação remanescente do Big Bang, preenchendo o universo a temperaturas muito baixas, cerca de 2,7 kelvin (K). Raios cósmicos que possuem energias superiores a 5 × 10¹⁹ eV podem interagir com os fótons do CMB, gerando neutrinos de alta energia.
KM3NeT: A Infraestrutura de Pesquisa
O KM3NeT (Cubic Kilometre Neutrino Telescope) é uma infraestrutura de pesquisa em astrofísica que se localiza no fundo do mar Mediterrâneo, com detectores a até 3.500 metros de profundidade. O KM3NeT possui dois sistemas principais de detecção:
- ARCA (Astroparticle Research with Cosmics in the Abyss) – localizado próximo à costa da Sicília, projetado para detectar neutrinos de alta energia.
- ORCA (Oscillation Research with Cosmics in the Abyss) – próximo a Toulon, na França, voltado para neutrinos de baixa energia.
A descoberta do KM3-230213A foi feita utilizando o ARCA, que é composto por módulos óticos digitais (DOMs) com tubos fotomultiplicadores.
Distinções com outros Projetos
É importante ressaltar que o KM3NeT e o DUNE (Deep Underground Neutrino Experiment), que conta com significativa participação brasileira, são projetos complementares. O KM3NeT foca na detecção de neutrinos de alta energia vindos do espaço, enquanto o DUNE realiza medições de precisão em neutrinos gerados pela Terra, no acelerador do Fermilab, nos Estados Unidos.
Oscilação de Neutrinos e Implicações para a Física
Os neutrinos são conhecidos por sua possibilidade de oscilação, fenômeno pelo qual um tipo de neutrino pode se transformar em outro durante sua propagação. Essa oscilação está ligada a uma questão fundamental da física: a violação da simetria de carga-paridade dos léptons (CPV). Essa violação pode explicar por que existe um excedente de matéria em relação à antimatéria no universo após o Big Bang.
Curiosidades sobre Neutrinos
- Neutrinos possuem carga elétrica nula e massa muito pequena, inferior a do elétron.
- Sua velocidade é praticamente a da luz, devido à sua massa reduzida.
- Existem três tipos de neutrinos que só interagem via força fraca e gravitacional.
- São as partículas com massa mais abundantes na matéria comum.
- São gerados em processos de decaimento beta, em aceleradores, reatores nucleares e até no corpo humano.
- Estima-se que apenas um neutrino do Sol interaja com uma pessoa em toda a vida, já que seu fluxo é de 100 bilhões por centímetro quadrado por segundo na Terra.
- Atualmente, são conhecidos três sabores de neutrinos, que podem oscilar durante sua trajetória.
- Teorias sugerem a existência de sabores adicionais, como o neutrino estéril, que interagiria apenas gravitacionalmente.
Para mais informações, acesse o artigo Observation of an ultra-high-energy cosmic neutrino with KM3NeT em: Nature.
Informações da Agência FAPESP
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