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Dentro de um dos criostatos ProtoDUNE na plataforma de neutrinos do CERN (Imagem: CERN)
Na plataforma de neutrinos do CERN , no local do laboratório em Prévessin, na França, encontram-se duas caixas grandes envoltas em uma grade vermelha. Dentro dessas caixas há vastas câmaras cercadas por aço inoxidável brilhante. As caixas são os módulos criostatos do experimento ProtoDUNE. Apesar de seu grande tamanho, eles são minúsculos em comparação com o tamanho futuro de seus sucessores para o Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE) , um vasto experimento de neutrinos atualmente sendo construído nos EUA. A plataforma de neutrinos também abriga uma estação de montagem para o experimento Tokai to Kamioka (T2K) , outra vasta instalação de neutrinos no Japão.
Os neutrinos são um dos tipos de partículas menos conhecidos no Modelo Padrão . Embora sejam as partículas massivas mais abundantes no Universo, os neutrinos têm massa muito pequena e interagem apenas por meio da gravidade e da força nuclear fraca, o que os torna difíceis de estudar. No entanto, os neutrinos podem ser a chave para questões fundamentais, como por que o Universo é preenchido com matéria e não antimatéria. Os chamados experimentos de oscilação de neutrinos de linha de base longa podem ajudar a responder a essas perguntas, estudando como os neutrinos mudam seu “sabor” ou oscilam, à medida que viajam por uma longa distância ou linha de base.
Uma vez construído nos EUA, o DUNE enviará um feixe de neutrinos do Fermi National Accelerator Laboratory (Fermilab) perto de Chicago, Illinois, a uma distância de mais de 1300 quilômetros através da Terra para detectores de neutrinos localizados a 1,5 km de profundidade no Sanford Underground Research Facility(SURF) em Sanford, Dakota do Sul. Os próprios detectores são enormes criostatos cheios de argônio líquido. Quando os neutrinos interagem com o argônio, o que acontece apenas ocasionalmente, isso ioniza os átomos de argônio. Os elétrons soltos e os átomos de argônio são então separados por um campo elétrico que passa pelo detector. A forma da nuvem de elétrons criada pela ionização é conservada e detectada pelos sensores de eletrodos localizados nas paredes do criostato. Isso produz imagens das trajetórias das partículas criadas pelas interações dos neutrinos, permitindo que os físicos determinem as propriedades dos neutrinos, como seu sabor e massa. Esses detectores, que usam uma combinação de campos elétricos passando por um volume de fluido, são chamados de câmaras de projeção de tempo.
Vista aérea dos criostatos ProtoDUNE (Imagem: CERN)
De volta a Prévessin. Em 2018, o ProtoDUNE iniciou sua primeira execução. Ambos os criostatos foram testados até 2021, o primeiro em configuração monofásica do experimento (ProtoDUNE-SP) e o segundo em configuração bifásica(ProtoDUNE-DP). A primeira execução registrou mais de quatro milhões de interações de partículas, fornecendo informações importantes sobre os desafios tecnológicos associados ao DUNE e demonstrou que o experimento completo estava pronto para ser construído. Desde janeiro de 2023, a Plataforma Neutrino está se preparando para a segunda execução do ProtoDUNE. Os dois criostatos agora são monofásicos, um medindo a deriva de elétrons em um campo elétrico horizontal (ProtoDUNE-HD) e o outro em um campo vertical (ProtoDUNE-VD). Os cientistas usarão esta segunda execução para determinar como essas tecnologias devem ser implementadas no DUNE. Os dois criostatos serão preenchidos com argônio líquido em breve e começarão a coletar dados no início do próximo ano.
A Plataforma Neutrino também hospeda a plataforma de montagem para o experimento T2K. O T2K já opera há mais de uma década no Japão, enviando feixes de neutrinos de Tokai, na costa leste, a uma distância de 295 km até o detector Super-Kamiokande em Kamioka, próximo à costa oeste. Em 2011, o T2K forneceu a primeira evidência de oscilações de neutrino-neutrino-elétron-múon e, desde então, sugeriu a assimetria de matéria-antimatéria de neutrinos . Um de seus detectores, o ND280, está atualmente passando por uma atualização, que a colaboração T2K espera que permita aumentar a eficiência do experimento e reconstruir com mais precisão as oscilações de neutrinos.
A atualização do ND280 consiste em vários subdetectores, muitos dos quais foram montados e testados na Plataforma Neutrino. Isso inclui novas câmaras de projeção de tempo, uma das quais está atualmente coletando dados cósmicos no CERN. Outros tipos de subdetectores já estão instalados ou prontos para serem enviados ao Japão após a montagem na Plataforma Neutrino. Além dos subdetectores individuais, o novo sistema de gás para todo o detector ND280 foi completamente desenvolvido e testado no CERN. Falta ainda concluir a montagem de outra câmara de projeção do tempo, e seu envio e instalação na T2K. A atualização do ND280 está projetada para ser finalizada em 2023. Está planejado que o ND280 atualizado também servirá no experimento de oscilação de neutrinos de linha de base longa da próxima geração conhecido como Hyper-Kamiokande (HyperK).
Uma câmara de projeção de tempo para o detector ND280, construída no CERN para o experimento T2K (Imagem: CERN)
Quer saber mais sobre neutrinos e o experimento DUNE? Junte-se ao CERN para uma transmissão ao vivo em colaboração com o Fermilab e o Sanford Underground Research Facility (SURF) às 18h CEST em 15 de junho.
Para saber mais, acesse os links acima>
Fonte: CERN / Por Naomi Dinmore / Publicação 13-06-2023
https://home.cern/news/news/experiments/preparing-next-era-neutrino-research
Web Science Academy; Hélio R.M.Cabral (Economista, Escritor e Divulgador de conteúdos da Astronomia, Astrofísica, Astrobiologia e Climatologia).Participou do curso (EAD) de Astrofísica, concluído em 2020, pela Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC).
Autor do livro: “Conhecendo o Sol e outras Estrelas” e "Conhecendo a Energia produzida no Sol".
Acompanha e divulga os conteúdos científicos da NASA (National Aeronautics and Space Administration), ESA (European Space Agency) e outras organizações científicas e tecnológicas.
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.
>Autor de cinco livros, que estão sendo vendidos nas livrarias Amazon, Book Mundo e outras.
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