Detetado neutrino estéril, a partícula que não deveria existir

(dr) Reidar Hahn / Fermilab

Interior do tanque MiniBooNE, os fotodetetores captam a luz criada quando um neutrino interage com um núcleo atómico.

Uma recente experiência revelou a prova mais forte da existência de uma misteriosa partícula chamada “neutrino estéril”, um tipo de neutrino que passa pela matéria sem que haja interação.

Não é novidade. A existência desta partícula foi sugerida pela primeira vez há décadas, mas os cientistas nunca conseguiram encontrar provas concretas que confirmassem que a partícula realmente existe. Pelo contrário: muitas experiências contradisseram os resultados inicias.

Agora, os novos dados deixam os investigadores na dúvida. Se os neutrinos estéreis forem reais, isso significa que há algo muito estranho a acontecer no Universo que faz com que as experiências de física mais avançadas se contradigam.

Esta incerteza remonta a meados da década de 1990, quando o Liquid Scintillator Neutrino Detector (LSND), do Laboratório Nacional Los Alamos, nos Estados Unidos, encontrou evidências de uma misteriosa partícula: o neutrino estéril. Contudo, este resultado nunca mais voltou a ser observado, fazendo com que a ideia fosse deixada de lado.

O MiniBooNE, do Fermi National Accelerator Laboratory (Fermilab), localizado próximo à cidade de Chicago, também nos Estados Unidos, apontou agora para a existência da tal partícula misteriosa.

Caso este resultado tenha vindo para ficar, significará uma grande revolução no campo da física, dado que será necessário rever o Modelo Padrão da Física de Partículas. O Modelo Padrão denomina a compreensão dos cientistas sobre as partículas existentes no Universo e explica como é que a matéria e a energia interagem no cosmos.

Algumas das partículas existentes, como os quarks e os eletrões, são fáceis de imaginar: são, nada mais, nada menos, do que componentes dos átomos que compõem tudo o que existe no Universo.

Outras partículas, como os três neutrinos já conhecidos, são muito mais abstratas. São partículas de alta energia que fluem pelo Universo e interagem muito pouco com outras partículas – isto porque a interação é feita através da força fraca e da gravidade.

A força fraca e a gravidade fazem com que alguns detetores especializados consigam encontrar essas partículas. No caso nos neutrinos estéreis isso não acontece, dado que não são identificáveis diretamente. Aliás, este é um dos principais mistérios no que diz respeito a este tipo de partícula.

Algo está a acontecer, resta saber o quê

Tanto o LSND como o MiniBooNE dispararam feixes de neutrinos num detetor escondido atrás de um isolador, de modo a bloquear todas as outras radiações. Depois são contados cuidadosamente os neutrinos de cada tipo que atingem esse mesmo detetor.

Ambos já relataram mais deteções do que a descrição da oscilação de neutrinos do Modelo Padrão pode explicar, o que sugere que os neutrinos estão a oscilar em tipos mais pesados – “estéreis” – que o detetor não consegue identificar diretamente.

O resultado do MiniBooNE teve um desvio padrão medido em 4,8 sigma, pouco abaixo do limiar de 5,0 que os físicos procuram. Um resultado de 5,0 sigma tem 1 em 3,5 milhões de probabilidades de ser um equívoco, ou seja, alguma flutuação aleatória nos dados.

Segundo os cientistas, os resultados combinados do MiniBooNE e do LSND representam um resultado de 6,1 sigma, embora haja um certo grau de ceticismo em relação a esta afirmação.

Mas o maior mistério que continua ainda sem resposta é o facto de outros detetores, como o Oscillation Project with Emulsion-Tracking Apparatus, na Suíça, e o IceCube Neutrino Observatory, na Antártida, não encontrarem a anomalia que o LSND e o MiniBooNE descobriram.

Kate Scholberg, física de partículas da Universidade de Duke, nos Estados Unidos, considera possível a anomalia ser “sistemática”, o que significa que há algo na maneira como os neutrinos estão a interagir com a configuração experimental que os cientistas ainda não conseguiram entender.

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