Uma anomalia 'muito emocionante' detectada em um grande experimento pode ser uma grande notícia para a física: WebCuriosos

Uma estranha lacuna entre as previsões teóricas e os resultados experimentais em um grande projeto de pesquisa de neutrinos pode ser um sinal do esquivo neutrino “estéril” – uma partícula tão silenciosa que só pode ser detectada pelo silêncio que deixa no seu rasto.

Não é a primeira vez que a anomalia é vista, somando-se a dados experimentais anteriores que sugerem algo estranho no mundo da investigação de neutrinos. Desta vez, foi detectado no Baksan Experiment on Sterile Transitions (BEST).

Evidências inequívocas do hipotético neutrino estéril poderiam fornecer aos físicos um candidato sólido para o misterioso suprimento de matéria escura do Universo. Por outro lado, tudo poderia simplesmente se resumir a um problema nos modelos usados ​​para descrever os comportamentos peculiares dos neutrinos da velha escola.

O que também representaria um momento significativo na história da física.

“Os resultados são muito emocionantes”, diz O físico do Laboratório Nacional de Los Alamos, Steve Elliott.

“Isso definitivamente reafirma a anomalia que vimos em experimentos anteriores. Mas o que isso significa não é óbvio. Existem agora resultados conflitantes sobre neutrinos estéreis. Se os resultados indicarem que a física nuclear ou atômica fundamental é mal compreendida, isso também seria muito interessante .”

Apesar de estarem entre as partículas mais abundantes do Universo, os neutrinos são notoriamente difíceis de capturar. Quando você quase não tem massa, nenhuma carga elétrica e só torna sua presença conhecida por meio da força nuclear fraca, é fácil escapar sem impedimentos até mesmo pelos materiais mais densos.

O movimento fantasmagórico do neutrino não é a sua única qualidade interessante. A onda quântica de cada partícula se transforma à medida que avança, oscilando entre “sabores” característicos que ecoam suas primas partículas carregadas negativamente – o elétron, o múon e o tau.

Estudos sobre as oscilações dos neutrinos no Laboratório Nacional de Los Alamos dos EUA na década de 1990 notei lacunas no tempo dessa mudança que deixou espaço para um quarto sabor, que não causaria sequer uma onda no campo nuclear fraco.

Envolto em silêncio, o sabor estéril do neutrino só seria visível por uma breve pausa em suas interações.

O BEST está protegido de fontes cósmicas de neutrinos sob um quilômetro e meio de rocha nas montanhas do Cáucaso, na Rússia. Ele possui um tanque de câmara dupla de gálio líquido que coleta pacientemente os neutrinos que emergem de um núcleo de cromo irradiado.

Depois de medir a quantidade de gálio que se transformou num isótopo de germânio em cada tanque, os investigadores puderam trabalhar de trás para frente para determinar o número de colisões diretas com neutrinos enquanto estes oscilavam através do seu sabor eletrónico.

Semelhante à “anomalia do gálio” do próprio experimento de Los Alamos, os pesquisadores calcularam um quinto a um quarto menos germânio do que o esperado, sugerindo um déficit no número esperado de neutrinos de elétrons.

Isto não quer dizer com certeza que os neutrinos tenham adotado brevemente um sabor estéril. Muitas outras pesquisas pela pequena partícula pálida resultam de mãos vazias, deixando aberta a possibilidade de que os modelos usados ​​para prever as transformações sejam, em algum nível, enganosos.

Isso em si não é uma coisa ruim. Correções na estrutura básica da física nuclear poderiam ter ramificações significativas, potencialmente revelando lacunas no Modelo Padrão que poderiam levar a explicações para alguns dos grandes mistérios remanescentes da ciência.

Se esta for de facto a marca do neutrino estéril, poderemos finalmente ter provas de um material que existe em quantidades tremendas, mas que produz apenas uma depressão gravitacional no tecido do espaço.

Se isso é a soma da matéria escura ou uma mera peça do seu quebra-cabeça, dependeria de mais experiências com as partículas fantasmas mais fantasmagóricas.

Esta pesquisa foi publicada em Cartas de revisão de física e Revisão Física C.