O Maior Detector de Neutrinos do Mundo Inicia Operações no Subsolo
Crédito:The inside of the sphere with the scintillating liquid. (JUNO Collaboration)
Os neutrinos estão entre as partículas mais misteriosas do modelo padrão, em grande parte por serem tão elusivos. Embora cerca de 400 trilhões deles fluam através de cada corpo humano a cada segundo, produzidos principalmente pelo Sol, eles quase nunca interagem com a matéria comum, tornando-os notoriamente difíceis de estudar.
Um Grande Salto na Detecção
Para desvendar parte desse mistério, um novo e enorme observatório de neutrinos na China começou a coletar dados. Os cientistas esperam que ele detecte entre 40 e 60 neutrinos por dia na próxima década.
A instalação, chamada Observatório Subterrâneo de Neutrinos de Jiangmen (JUNO), fica entre duas grandes usinas nucleares em Yangjian e Taishan. Esses reatores produzem neutrinos artificiais adicionais além dos solares, inundando a região com partículas que mal interagem com qualquer coisa ao seu redor.
Subterrâneo Blindado
Como a maioria dos detectores de neutrinos, o JUNO fica bem abaixo da superfície — cerca de 700 metros abaixo da superfície. A rocha ao redor o protege da maioria das outras partículas cósmicas, como múons, assim como configurações semelhantes como o IceCube dependem de barreiras naturais para filtrar o ruído de fundo.
Crédito:The inside of the JUNO detector. (Yuexiang Liu/Institute of High Energy Physics)
Para reduzir ainda mais a interferência, o JUNO utiliza um sistema secundário conhecido como “Rastreador Superior“. Essa configuração cobre uma piscina de água ultrapura com 44 metros de largura, registrando partículas dispersas que conseguem chegar ao local. Embora não possa impedir a chegada dessas partículas, ajuda os pesquisadores a descartar os sinais falsos que elas criam.
No centro do observatório, encontra-se uma esfera cintiladora líquida envolta em mais de 43.000 fotodetectores ultrassensíveis, cada um capaz de detectar fótons individuais. Ao combinar os sinais de todos os detectores, os cientistas podem extrair informações detalhadas sobre os neutrinos, incluindo as distinções entre os três “sabores” conhecidos: elétron, múon e tau.
Desvendando Oscilações e Hierarquia de Massas
Sabe-se que esses tipos diferem ligeiramente e, notavelmente, se transformam uns nos outros — um fenômeno chamado oscilação. Os principais objetivos do JUNO incluem desvendar as massas relativas dos três tipos de neutrinos e estudar a frequência com que eles mudam de estado. Determinar se um tipo é mais pesado ou mais leve que os outros pode ser um grande passo à frente.
Crédito:The Top Tracker covering the pool of water surrounding the detector. (JUNO Collaboration)
Desvendar o comportamento dos neutrinos pode remodelar diversos campos: a cosmologia, onde os neutrinos podem ter influenciado a expansão inicial do universo; a astrofísica, onde fornecem pistas sobre explosões de supernovas; e até mesmo a geologia, já que o decaimento radioativo na Terra também os produz.
O JUNO representa o mais recente marco nessa busca global. O projeto reúne 74 instituições e cerca de 700 pesquisadores sob a liderança do Instituto de Física de Altas Energias da Academia Chinesa de Ciências.
Previsto para operar por pelo menos 10 anos, o detector visa reunir um conjunto de dados robusto o suficiente para revelar novos detalhes sobre essas partículas elusivas. Se bem-sucedido, os insights poderão se espalhar por diversas áreas da ciência.
Leia o artigo original em: Science Alert
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