Oceano Pacífico poderia ser usado como detector de neutrinos, sugere estudo

Uma parte do Oceano Pacífico poderia ser transformada em um enorme detector de neutrinos, conforme propuseram cientistas em um novo artigo. O projeto, batizado pelos autores como Pacific Ocean Neutrino Experiment (P-ONE), abrangeria vários quilômetros de extensão para encontrar os neutrinos mais energéticos do universo.

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Para isso, os cientistas sugerem encontrar uma parte basteante isolada do oceano, construir “fios” de fotodetectores e afundá-los a uma profundidade de mais de 2 quilômetros no fundo do mar. Pesos por flutuadores, eles ficariam por lá como algas gigantes.

Seriam sete grupos de 10 cordas, cada uma delas com 20 elementos ópticos. O resultado seriam 1.400 fotodetectores distribuídos em uma grande área, o suficiente para fornecer muito mais cobertura na detecção de neutrinos do que o Observatório IceCube Neutrino, instalado nas profundezas da Antártica.

Como detectar neutrinos

Conhecidos como “partículas fantasmas”, os neutrinos são difíceis de detectar porque quase não interagem com a matéria. Isso significa que, por onde quer que ele passe, não deixará nenhuma “pegada”.

Nesse exato momento, milhares de neutrinos emitidos pelo Sol passam através do seu corpo, e você nem percebe. Durante sua vida, provavelmente apenas algumas dezenas — sendo otimista — vão interagir com suas moléculas, causando nelas alguma reação (inofensiva para seu organismo).

Essas raras interações são a única maneira de detectar um neutrino e descobrir alguma coisa sobre ele. Elas podem acontecer em qualquer tipo de material, mas os cientistas preferem usar a água pura nos detectores, porque assim os dados obtidos pelos sensores estarão livre de interferências.

O IceCube, por exemplo, consiste em um quilômetro cúbico de gelo no Pólo Sul, com dezenas de fios de receptores do tamanho da Torre Eiffel afundados abaixo da superfície. Quando algum neutrino reage com as moléculas de água no gelo, pode criar partículas como elétrons, múons ou taus, que por sua vez podem emitir um tipo de energia chamada radiação Cherenkov.

Essa radiação Cherenkov surge sempre que uma partícula carregada viaja através de um meio mais rápido que a velocidade da luz naquele mesmo meio. Isso é o que os cientistas tentam observar no detector. Quando a radiação é emitida, as centenas de fotodetectores fazem uma leitura de dados.

Graças à pureza da água nos detectores, os cientistas podem identificar a direção, o ângulo e a intensidade do flash com muita precisão, além de descobrir o tipo de neutrino que interagiu por ali e de onde ele veio.

O detector de neutrinos no oceano

Na proposta do P-ONE, as coisas seriam mais complicadas do que o gelo estável abaixo da superfície da Antártica. Por exemplo, o mar fará com que os fios de fotodetectores se movam constantemente, devido ao próprio movimento da água e às marés.

Além disso, o Oceano Pacífico não possui exatamente a água mais pura do planeta. Ela contém sal, plâncton e detritos deixados para trás por peixes, por exemplo. Isso mudará o comportamento da luz da radiação Cherenkov.

Para contornar a situação, os cientistas teriam que calibrar os leitores constantemente, ajustando todas as variáveis e anulando os “ruídos” que serão obtidos quando os sensores fizerem a varredura da luz Cherenkov. Se isso for implementado corretamente, será possível rastrear os neutrinos.

Claro, a equipe por trás do projeto está ciente das dificuldades e já trabalha para superá-las. Atualmente, eles têm planos de construir uma pequena demonstração como prova de conceito do detector. O estudo foi publicado no servidor de pré-impressão arXiv.

Fonte: Space.com