Observatório na Antártida parece ter detectado partícula fantasma

Novas candidatas a partículas-fantasma foram detectadas. Com o observatório IceCube, que fica enterrado nas profundezas do gelo do polo sul, pesquisadores descobriram que sete partículas registradas podem ser os misteriosos neutrinos de tau, que atuam como mensageiros entre nós e eventos altamente energéticos no espaço.

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Os neutrinos são partículas sem carga e quase sem massa que viajam pelo espaço a velocidades próximas da da luz. Devido às suas características, eles quase não interagem com nada — inclusive, mais ou menos 100 trilhões de neutrinos estão atravessando seu corpo neste exato momento. Já os neutrinos astrofísicos, que são mais altamente energéticos, vêm de fontes cósmicas distantes na Via Láctea. 

Eles podem ser dos tipos neutrinos elétron, neutrinos múon e neutrinos de tau. “A detecção de sete eventos de neutrinos de tau candidatos nos dados, combinada à quantidade muito baixa de fundo esperada, nos permite afirmar que é altamente improvável que o fundo esteja conspirando para produzir sete neutrinos de tau ‘impostores’”, explicou Doug Cowen, coautor do novo estudo.

Para detectá-los, o IceCube usa os módulos ópticos digitais (ou DOMs) no gelo, que são vários globos dourados enfileirados. Eles ficam no fundo do gelo da Antártida à espera de neutrinos e suas interações com as moléculas ali, produzindo partículas eletricamente carregadas. Depois, as partículas emitem luz, que é registrada pelos DOMs.

Quando os neutrinos de tau interagem com as moléculas, eles criam emissões de luz próprias que incluem um evento duplo, produzindo dois picos dos níveis de luz registrados pelos detectores. O IceCube já registrou pistas das assinaturas dos neutrinos de tau, mas agora, os pesquisadores queriam detectá-los sem deixar espaço para dúvidas. 

Ao invés de simplesmente caçá-los, os pesquisadores treinaram redes neurais convolucionais otimizadas para classificação de imagens para analisar 10 anos de dados do IceCube, e se depararam com os sete possíveis neutrinos de tau. Claro, é possível que eles tenham sido identificados erroneamente, mas Cowen destacou que a chance de um falso positivo é de 1 em 3,5 milhões.  

O artigo que descreve a descoberta foi aceito para publicação na revista Physical Review Letters, e pode ser acessado no repositório arXiv.

Fonte: arXiv; IceCube