Pesquisadores da Universidade de Oxford, na Inglaterra, documentaram uma interação atômica rara provocada por neutrinos solares no detector SNO+ do laboratório SNOLAB, no Canadá. A equipe registrou a transformação de núcleos de carbono-13 em nitrogênio-13 quando atingidos por essas partículas subatômicas. Os cientistas realizaram o estudo entre maio de 2022 e junho de 2023, dois quilômetros abaixo da superfície na cidade canadense de Sudbury.
Durante 231 dias de observação, os cientistas identificaram momentos específicos em que neutrinos de alta energia colidem com núcleos de carbono-13. Esta colisão transforma o carbono em nitrogênio-13, uma forma radioativa que decai aproximadamente dez minutos após sua formação. De acordo com o ScienceDaily, esta descoberta representa um avanço significativo na compreensão das interações de neutrinos com a matéria.
Os neutrinos são partículas fundamentais geradas em reações nucleares, como as que ocorrem no centro do Sol. Conhecidos como “partículas fantasmas”, eles atravessam a matéria com mínima interação. Isso porque trilhões passam por cada pessoa a cada segundo sem deixar vestígios, o que dificulta seu estudo.
Laboratório subterrâneo protege experimento
A detecção foi realizada no SNO+, sucessor do experimento SNO (Sudbury Neutrino Observatory). O laboratório SNOLAB funciona dentro de uma mina ativa, o que proporciona proteção contra raios cósmicos e radiação de fundo que poderiam interferir nas medições.
A profundidade de dois quilômetros é essencial para o êxito do experimento, pois cria um ambiente isolado de interferências externas que poderiam mascarar os sinais dos neutrinos. Neste ambiente controlado, os cientistas conseguiram captar partículas que viajaram do núcleo do Sol até a Terra.
Resultados confirmam previsões teóricas
No período entre 4 de maio de 2022 e 29 de junho de 2023, o detector registrou 5,6 eventos de interação entre neutrinos e carbono-13. Este número está alinhado com as expectativas teóricas. Isso porque elas previam 4,7 eventos causados por neutrinos solares durante este intervalo.
Para identificar esses eventos raros, os pesquisadores utilizaram uma técnica de “coincidência atrasada” que busca dois clarões de luz relacionados. Ou seja, o primeiro da colisão do neutrino com o núcleo de carbono-13 e o segundo do decaimento do nitrogênio-13 alguns minutos depois.
“Capturar esta interação é uma conquista extraordinária. Apesar da raridade do isótopo de carbono, conseguimos observar sua interação com neutrinos, que nasceram no núcleo do Sol e viajaram vastas distâncias para chegar ao nosso detector”, declarou Gulliver Milton, autor principal e estudante de doutorado no Departamento de Física da Universidade de Oxford.
Conexão com o Prêmio Nobel de Física
O professor Steven Biller, coautor e também do Departamento de Física da Universidade de Oxford, acrescentou: “Os neutrinos solares têm sido um assunto de estudo intrigante por muitos anos, e as medições destes pelo nosso experimento predecessor, SNO, levaram ao Prêmio Nobel de física de 2015. É notável que nossa compreensão dos neutrinos do Sol tenha avançado tanto que agora podemos usá-los pela primeira vez como um ‘feixe de teste’ para estudar outros tipos de reações atômicas raras!”
A Dra. Christine Kraus, cientista do SNOLAB, explicou: “Esta descoberta usa a abundância natural de carbono-13 dentro do cintilador líquido do experimento para medir uma interação específica e rara. Até onde sabemos, estes resultados representam a observação de mais baixa energia de interações de neutrinos em núcleos de carbono-13 até o momento. E fornece assim a primeira medição direta de seção transversal para esta reação nuclear específica para o estado fundamental do núcleo de nitrogênio-13 resultante.”
Os pesquisadores indicam que esta observação marca o início de uma nova linha de investigação sobre interações de neutrinos de baixa energia. Além disso, a equipe afirma que esta medição abre caminhos para futuros estudos de outras interações semelhantes. Potencialmente expandindo o conhecimento sobre o funcionamento do universo.
The post “Partículas fantasma” do Sol são flagradas causando reação atômica raríssima appeared first on Giz Brasil.