Massa dos neutrinos fica mais perto de ser descoberta após este experimento

A massa dos neutrinos está abaixo de 1 elétron-volt, de acordo com um novo estudo. Embora a medida exata ainda seja desconhecida, os cientistas estabeleceram um novo limite máximo de energia em 0,8 elétron-volt. O resultado será importante para ser aplicado nos modelos matemáticos atuais.

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Há algum tempo, os cientistas cogitavam que os neutrinos — conhecidos como “partículas fantasmas” porque mal conseguem interagir com a matéria — nem sequer possuíam alguma massa. Se assim fosse, eles não poderiam alternar entre diferentes tipos.

Entretanto, o detector de neutrinos Super Kamiokande, construído em uma mina de zinco abandonada no Japão, mostrou que as partículas fantasmas do elétron podem se transformar em "neutrinos de tau" ou em "neutrinos de múon", associados a outras partículas elementares. Isso significa que deveriam ter massa.

Há hoje um grande esforço para se determinar a massa exata dos neutrinos, mas isso é uma tarefa árdua porque não é possível medi-los diretamente em um detector como o Super Kamiokande. Esse tipo de equipamento consegue detectar apenas uma radiação luminosa emitida quando um neutrino interage sutilmente com o meio — no caso, a matéria no interior do detector.

Restringindo a massa do neutrino

Pela segunda vez, os cientistas usaram o Karlsruhe Tritium Neutrino Experiment (KATRIN), na Alemanha, em uma tentativa de medir a massa da partícula. "Combinado com a primeira campanha, definimos um limite superior melhorado inferior a 0,8 elétron-volts”, disseram os autores do estudo.

Assim, foi reduzida a faixa permitida nos modelos de massa de neutrinos, que até então era de 1 elétron volt. Os cientistas usaram o KATRIN para observar o decaimento de um isótopo de hidrogênio chamado trítio dentro de uma câmara de 70 metros. O gás decai em hélio, um elétron e um antineutrino de elétron.

Embora não seja possível medir a massa do neutrino, os cientistas sabem que uma partícula e sua antipartícula distribuem massa e energia uniformemente. Isso significa que se a energia dos elétrons for encontrada, podemos derivar a energia do neutrino.

Foi a primeira vez que um experimento direto de massa de neutrinos entrou na faixa de massa abaixo de 1 elétron volt. Isso é importante o suficiente para os cientistas da física das partículas se animarem. A massa quase inexistente, mas diferente de zero, é fundamental para a compreensão de fenômenos até então desconhecidos no universo.

O experimento no KATRIN, o único do tipo em andamento, continuará até 2024 para buscar restrições ainda mais precisas, enquanto novas atualizações são desenvolvidas e instaladas no instrumento. Os resultados foram publicados na Nature Physics.

Fonte: Max Planck Institute for Physics; via: ScienceAlert