Novo detector de neutrinos finalmente em operação e pode quebrar a física como a conhecemos: WebCuriosos

Os cientistas deram um grande passo no sentido de encontrar tipos indescritíveis de partículas minúsculas, “parecidas com fantasmas”, e potencialmente nova física.

Pela primeira vez, neutrinos foram detectados pelo Short-Baseline Near Detector (SBND) no Laboratório Nacional do Acelerador Fermi (Fermilab).

É um momento significativo na busca de décadas para acrescentar ao que sabemos sobre algumas das partículas mais abundantes no Universo.

Com massas tão pequenas e apenas as mínimas hipóteses de interagir com outras partículas, 100 biliões delas passam através dos nossos corpos a cada segundo sem que percebamos. No entanto, as suas propriedades são tão únicas que a sua própria existência poderia ajudar a explicar porquê. temos um universo de átomos, moléculas, estrelas e galáxias.

Já conhecemos três tipos de neutrinos – múon, elétron e tau – mas alguns experimentos sugerem que há outro esperando para ser encontrado, uma forma chamada “estéril” que é ainda mais fantasmagórica do que o resto. Confirmar a sua existência é uma das principais tarefas do recém-operacional SBND.

“Achamos que os neutrinos podem ajudar-nos a resolver algumas questões enormes, como encontrar uma teoria mais completa da natureza nas escalas mais pequenas, ou mesmo porque é que o nosso Universo cheio de matéria existe.” diz o físico experimental de partículas Andrew Mastbaum, da Rutgers School of Arts and Sciences em Nova Jersey.

Os trabalhos no SBND já duram quase uma década, então o surgimento do primeiro neutrino as reações já demoram muito para chegar. Ele é preenchido com 112 toneladas de argônio líquido super-resfriado que pode detectar o toque fugaz da interação de um neutrino por meio da força nuclear fraca.

Outros detectores ao redor do mundo, como o Observatório de Neutrinos IceCube da Antártica, tentam capturar os incontáveis ​​neutrinos que caem das reações cósmicas. Experimentos aqui na Terra também produzem neutrinos em processos sobre os quais temos muito melhor controle, tornando inestimável a detecção dessas partículas também.

A SBND vai se associar ao ÍCARO (Imaging Cosmic And Rare Underground Signals), instalada em 2017 e a cerca de 500 metros (ou um terço de milha) de distância. Juntos, eles analisarão os feixes do acelerador de partículas gerados pelo Fermilab.

Cerca de 7.000 interações de neutrinos poderiam ser detectadas por dia – um número enorme considerando o quão raras essas interações geralmente são. Os dois detectores podem então observar vestígios das colisões e, talvez, detectar algo que pareça uma nova variação do neutrino.

“Detectar os fótons produzidos pelo feixe nos ajuda a determinar o horário de início e a duração das interações das partículas,” diz o físico Richard Van de Water, do Laboratório Nacional de Los Alamos, no Novo México.

“Essa informação complementa o rastreamento de partículas produzidas nessas interações, dando-nos uma imagem mais completa da ocorrência da física das partículas.”

Com o SBND capaz de estudar neutrinos com maior precisão do que nunca, espera-se que possa detectar outros padrões e anomalias que estão fora do Modelo Padrão da física, incluindo matéria potencialmente escura. Não se surpreenda em ouvir mais do Fermilab, do SBND e do ICARUS nos próximos anos, à medida que as operações aumentam.

“Compreender as anomalias observadas em experimentos anteriores tem sido um objetivo importante na área nos últimos 25 anos,” diz o físico David Schmitz, da Universidade de Chicago.

“Juntos, SBND e ICARUS terão uma capacidade excepcional para testar a existência destes novos neutrinos.”