Caros Leitores;
(Imagem: © Shutterstock)
Há
anos, uma equipe internacional de pesquisadores se esconde nas profundezas de
uma montanha no centro da Itália, coletando incansavelmente as medidas mais
sensíveis do metro cúbico mais frio do Universo conhecido. Os cientistas
estão procurando evidências de que partículas fantasmagóricas chamadas neutrinos são
indistinguíveis de suas contrapartes de antimatéria. Se provada, a
descoberta poderia resolver um enigma cósmico que atormenta os físicos há
décadas: por que a matéria existe?
Eles sabem há muito tempo que a matéria tem um gêmeo do mal chamado antimatéria . Para
cada partícula fundamental do Universo, existe uma
antipartícula quase idêntica ao irmão, com a mesma massa, mas com carga oposta. Quando
uma partícula e uma antipartícula se encontram cara a cara, elas se aniquilam,
criando energia pura.
"Temos essa aparente simetria completa da contabilidade entre
matéria e antimatéria", disse Thomas O'Donnell, professor de física da
Virginia Tech University, à Live Science. "Toda vez que você cria um
pedaço de matéria, você também cria um pedaço de antimatéria de equilíbrio e
toda vez que destrói um pedaço de matéria, deve destruir um pedaço de
antimatéria. Se isso for verdade, você nunca poderá ter mais de um tipo do que
o outro".
Essa
simetria está em desacordo com nosso entendimento atual de como o Universo
começou. De acordo com a Teoria do Big Bang , quando o Universo se expandiu de uma
singularidade infinitesimal há cerca de 13,8 bilhões de anos atrás, acredita-se
que quantidades iguais de matéria e antimatéria tenham surgido. No
entanto, quando os astrônomos olham para o cosmos hoje, o Universo é composto
quase inteiramente de matéria, sem nenhum de seus gêmeos malignos à vista. Mais
preocupante, se a Teoria do Big Bang estiver correta, então nós - sim, humanos
- não deveríamos estar aqui hoje.
"Se a matéria e a antimatéria obedecerem totalmente a essa
simetria, então, à medida que o cosmos evoluir, toda a matéria e a antimatéria
teriam se aniquilado em fótons e não restaria matéria para estrelas, planetas
ou mesmo células humanas. Nós não existiríamos!" O'Donnell disse. "A
grande questão então é: 'Esse esquema contábil quebrou em algum momento durante
a evolução do Universo?”
Essa pergunta é o que O'Donnell e colegas
colaboradores esperam responder. Nos últimos dois anos, sua equipe coletou
e analisou dados do experimento CUORE (Observatório Subterrâneo
Criogênico de Eventos Raros) no Laboratório Nacional Gran Sasso, na Itália,
procurando a pistola de fumaça que colocaria esse mistério cósmico em
evidência.
(Crédito da imagem: Instituto
Nacional de Física Nuclear (INFN))
O CUORE, que significa
"coração" em italiano, está procurando evidências de que partículas
subatômicas indescritíveis chamadas neutrinos são sua própria antipartícula, o
que os físicos chamam de partícula de Majorana. Os neutrinos, que passam
como espectros pela maior parte da matéria, são extremamente difíceis de
detectar. De fato, segundo a NASA ,
trilhões de neutrinos originários da fornalha nuclear ardente de nosso sol
passam por nossos corpos a cada segundo.
O experimento CUORE procura a
assinatura de neutrinos de Majorana aniquilando-se em um processo chamado
decaimento beta duplo sem neutrinos. No decaimento beta duplo comum, dois
nêutrons dentro do núcleo de um átomo se transformam
simultaneamente em dois prótons, emitindo um par de elétrons e antineutrinos. Este
evento nuclear, embora extremamente raro e ocorrendo apenas uma vez a cada 100
quintilhões de anos (10 ^ 20) para um átomo individual, foi observado na vida
real.
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No entanto, se os pesquisadores
estiverem corretos e os neutrinos forem verdadeiras partículas de Majorana
(elas são suas próprias antipartículas), os dois antineutrinos criados durante
o decaimento poderão se aniquilar e criar um decaimento beta-beta sem
neutrinos. O resultado? Apenas elétrons, que são "matéria
comum". Se esse processo for verdadeiro, pode ser responsável por
semear o universo primitivo com matéria comum. Observar esse processo, no
entanto, é outra história. Os cientistas estimam que o decaimento beta
duplo, sem neutrinoless (se houver), pode ocorrer apenas uma vez a cada 10
septilhões de anos (10 ^ 25).
"O modo sem neutrinos é o que
realmente queremos ver, ele infringiria as regras, criando matéria sem
antimatéria", disse O'Donnell, membro da colaboração do CUORE. "Seria
a primeira pista para uma solução real da assimetria matéria-antimatéria".
O detector CUORE procura a assinatura
de energia, na forma de calor, dos elétrons criados durante o decaimento
radioativo dos átomos de telúrio . O
decaimento beta duplo sem neutrinoless deixaria um pico único e distinguível no
espectro de energia dos elétrons.
"O CUORE é, em
essência, um dos termômetros mais sensíveis do mundo", afirmou Carlo
Bucci, coordenador técnico da colaboração do CUORE, em comunicado .
Montado ao longo de uma década, o
instrumento CUORE é o metro cúbico mais frio do universo conhecido. Consiste
em 988 cristais em forma de cubo feitos de dióxido de telúrio, resfriados a 10
mili-kelvin ou menos 460 graus Fahrenheit (menos 273 graus Celsius), apenas um
fio de cabelo acima da temperatura mais baixa que a física permitirá. Para
proteger o experimento de interferências de partículas externas, como raios
cósmicos, o detector é envolto em uma espessa camada de chumbo altamente
puro recuperada de um naufrágio romano de 2.000 anos de idade.
Apesar das conquistas tecnológicas da
equipe, encontrar o evento sem neutrinos não se mostrou uma tarefa fácil. Os
pesquisadores mais do que quadruplicaram os dados coletados desde seus
resultados iniciais em 2017, representando o maior conjunto de dados já
coletado por um detector de partículas desse tipo. Seus últimos
resultados, publicados no banco de dados de pré-impressão arXiv , mostram
que não foram encontradas evidências de decaimento beta duplo sem neutrinoless.
A colaboração ainda está determinada a
caçar essa partícula de agente duplo indescritível. Seus resultados
limitaram a massa esperada de um neutrino de Majorana, que eles acreditam ser
pelo menos 5 milhões de vezes mais leve que um elétron. A equipe planeja
atualizar o CUORE após seus cinco anos iniciais, introduzindo um novo tipo de
cristal que eles esperam que melhore bastante sua sensibilidade.
"Se a história é um bom preditor
do futuro, podemos estar bastante certos de que empurrar o envelope das
tecnologias de detectores nos permitirá examinar os neutrinos com uma
profundidade cada vez maior", disse O'Donnell. "Esperamos que
descubramos o decaimento beta duplo sem neutrinoless, ou talvez algo mais
exótico e inesperado".
Fonte: Live Science / Por / 05-02-2020
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HélioR.M.Cabral (Economista, Escritor e Divulgador de conteúdos da Astronomia, Astrofísica,
Astrobiologia e Climatologia).
Membro da Society for Science and the Public
(SSP) e assinante de conteúdos científicos da NASA (National Aeronautics and
Space Administration) e ESA (European Space Agency).
Participa do
projeto S`Cool Ground Observation (Observações de Nuvens) que é integrado ao
Projeto CERES (Clouds and Earth´s Radiant Energy System) administrado pela
NASA.A partir de 2019, tornou-se membro
da Sociedade Astronômica Brasileira (SAB), como astrônomo amador.
Participa também do projeto The Globe Program / NASA
Globe Cloud, um Programa de Ciência e Educação Worldwide, que também tem o
objetivo de monitorar o Clima em toda a Terra. Este projeto é patrocinado pela
NASA e National Science Fundation (NSF), e apoiado pela National Oceanic and Atmospheric
Administration (NOAA) e U.S Department of State.
e-mail: heliocabral@coseno.com.br
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