Hoje vamos falar sobre as partículas mais elusivas da natureza. Estamos nos referindo a neutrinos. São partículas que foram descritas pela primeira vez na década de 30 de forma teórica por um cientista focado na física quântica chamado Wolfgang Pauli. Eles são muito difíceis de detectar partículas, pois dificilmente interagem com a matéria comum.
Portanto, vamos dedicar este artigo para contar a vocês todas as características, importância e curiosidades dos neutrinos.
Características principais
Há uma explicação de por que essas partículas são tão difíceis de detectar. E são partículas que mal interagem com a matéria comum. Além disso, eles têm uma massa muito pequena e uma carga elétrica neutra, daí seu nome. São partículas que pode ser confrontado com reações nucleares e não ser influenciado. Eles também não são afetados por outras forças, como eletromagnética. As únicas maneiras de interagir com os neutrinos são por meio da ação da gravidade e uma pequena interação nuclear fraca. Não há dúvida de que são partículas bastante curiosas que chamaram a atenção de inúmeros cientistas focados na física quântica.
Para detectar os neutrinos, seria necessário fabricar uma placa de chumbo com espessura de um ano-luz para garantir que metade desses neutrinos que por ela passam colidam para poder prendê-los. Os cientistas afirmam como é difícil capturar um neutrino. Para explicar isso, vemos que a cada segundo que o tempo passa vários milhões dessas partículas passam por nosso planeta e por nós mesmos sem realmente colidir. Nem colidiram com nenhum outro particular, embora alguns o façam.
Capture os neutrinos
Os neutrinos podem ser ilustrados recorrendo à mecânica quântica. De acordo com esses princípios, seria necessário construir uma folha de chumbo com dimensões de (9,46 × 1012 km para poder capturar metade dos neutrinos que por ele passam. Apesar de quão esquivos os neutrinos são hoje, temos vários observatórios que são capazes de detectá-los. Um desses observatórios é conhecido como Super-Kamiokande japonês e é uma máquina real. O observatório está localizado em Hida, a maior ilha do arquipélago japonês.
Super-Kamiokande foi construído dentro de uma mina de um quilômetro de profundidade. Este observatório tem dimensões de 40 metros de altura e 40 metros de largura. Este volume é semelhante ao de um edifício de 15 andares. Basta ver o tamanho do observatório que é preciso fazer em linho para perceber a dificuldade de os detectar.
Dentro do observatório encontramos nada mais e nada menos do que 50.000 toneladas de água em extrema pobreza que estão rodeadas por 11.000 tubos fotomultiplicadores. Esses fotomultiplicadores são uma espécie de sensores que nos permitem ver os neutrinos conforme eles passam pelo nosso planeta. Não é que você possa ver esses neutrinos diretamente, mas você pode observar a radiação Cherenkov que eles geram ao passar pela água. A água é uma substância condutora e um fluido considerado o solvente universal. Graças às propriedades da água, podemos ver a radiação que os neutrinos emitem ao passar por ela.
Curiosidades de neutrinos
O mais curioso de toda essa novidade é que os cientistas trabalham dentro desse observatório e fizeram várias descobertas. Uma dessas descobertas é que usando menos água e menos água pura, você pode observar neutrinos que recorreram a uma distância maior. Quer dizer, Esses neutrinos que podem ser observados neste tipo de água vêm de uma supernova mais antiga.
A impureza que se adiciona à água para visualizar esses neutrinos é o gadolínio. É um elemento químico pertencente ao grupo das terras raras que tem efeito ao ser incorporado à água. Esse efeito aumenta drasticamente a sensibilidade do detector para poder visualizar a passagem dos neutrinos. Os pesquisadores que trabalham neste observatório adicionaram 13 toneladas de um composto formado por gadolínio à água de alta pureza. Isso faz com que a concentração total desse elemento na solução geral seja de 0.01%. Essa concentração é necessária para poder amplificar o sinal dos neutrinos mais fracos e assim poder observá-los.
Significado
Você pode pensar por isso que os cientistas fazem todo esse esforço para estudar interesses mais particulares. E é que, embora não acreditemos, eles são uma ferramenta essencial que pode nos fornecer uma grande quantidade de informações sobre as supernovas. As supernovas são as explosões violentas que ocorrem naquelas estrelas que já não conseguem suportar a pressão devido à degeneração dos elétrons. Esse conhecimento é vital para saber mais sobre a estrutura do universo.
Os neutrinos se movem a uma grande velocidade, muito perto da velocidade da luz. Sabemos que nenhum corpo com massa pode se mover à velocidade da luz. Portanto, isso indica que os neutrinos têm massa. Graças a isso, uma série de reações de partículas elementares também podem ser explicadas. A importância dos neutrinos serem mais adequados é tremenda. Isso significa que os neutrinos com massa não se enquadram no modelo padrão de partículas discutido na física teórica. O modelo clássico da física quântica está mais desatualizado e algumas mudanças precisam ser feitas, as portas de conhecimento estão aumentando.
O fato de os neutrinos terem massa explica muitas coisas. Lembre-se de que o modelo de física quântica tem entre 14 e 20 parâmetros arbitrários e não é um modelo tão eficaz para a ciência atual. Como você pode ver, os neutrinos têm uma grande relevância no mundo da física quântica e no conhecimento do universo.
Espero que com essas informações você possa aprender mais sobre o que são neutrinos, suas características e importância para o mundo da ciência e da astronomia.