Neutrinos são partículas subatômicas indescritíveis criadas em uma ampla variedade de processos nucleares. Seu nome, que significa "um pouco neutro", refere-se ao fato de que eles não carregam carga elétrica. Das quatro forças fundamentais do universo, os neutrinos interagem apenas com a gravidade dupla e a força fraca, responsável pela deterioração radioativa dos átomos. Tendo quase nenhuma massa, eles percorrem o cosmos quase à velocidade da luz.
Inúmeros neutrinos surgiram frações de segundo após o Big Bang. E novos neutrinos são criados o tempo todo: nos corações nucleares das estrelas, nos aceleradores de partículas e reatores atômicos na Terra, durante o colapso explosivo das supernovas e quando os elementos radioativos decaem. Isso significa que existem, em média, 1 bilhão de vezes mais neutrinos que prótons no universo, de acordo com o físico Karsten Heeger, da Universidade de Yale, em New Haven, Connecticut.
Apesar de sua onipresença, os neutrinos permanecem em grande parte um mistério para os físicos, porque as partículas são muito difíceis de capturar. Os neutrinos fluem através da maior parte da matéria como se fossem raios de luz atravessando uma janela transparente, mal interagindo com tudo o que existe. Aproximadamente 100 bilhões de neutrinos estão passando por cada centímetro quadrado do seu corpo neste momento, embora você não sinta nada.
Descobrindo partículas invisíveis
Os neutrinos foram inicialmente colocados como a resposta a um enigma científico. No final do século 19, os pesquisadores estavam intrigados com um fenômeno conhecido como decaimento beta, no qual o núcleo dentro de um átomo emite espontaneamente um elétron. O decaimento beta parecia violar duas leis físicas fundamentais: conservação de energia e conservação do momento. No decaimento beta, a configuração final das partículas parecia ter pouca energia, e o próton estava parado, em vez de ser batido na direção oposta do elétron. Não foi até 1930 que o físico Wolfgang Pauli propôs a idéia de que uma partícula extra poderia estar voando para fora do núcleo, levando consigo a energia e o momento ausentes.
"Fiz uma coisa terrível. Postulei uma partícula que não pode ser detectada", disse Pauli a um amigo, referindo-se ao fato de que seu suposto neutrino era tão fantasmagórico que mal interagia com qualquer coisa e teria pouca ou nenhuma massa. .
Mais de um quarto de século depois, os físicos Clyde Cowan e Frederick Reines construíram um detector de neutrinos e o colocaram do lado de fora do reator nuclear na usina atômica de Savannah River, na Carolina do Sul. O experimento deles conseguiu capturar algumas das centenas de trilhões de neutrinos que voavam do reator, e Cowan e Reines orgulhosamente enviaram a Pauli um telegrama para informá-lo de sua confirmação. Reines ganhou o Prêmio Nobel de Física em 1995 - quando Cowan havia morrido.
Mas desde então, os neutrinos desafiam continuamente as expectativas dos cientistas.
O sol produz um número colossal de neutrinos que bombardeiam a Terra. Em meados do século XX, os pesquisadores construíram detectores para procurar esses neutrinos, mas seus experimentos continuaram mostrando uma discrepância, detectando apenas cerca de um terço dos neutrinos previstos. Ou algo estava errado com os modelos de sol dos astrônomos, ou algo estranho estava acontecendo.
Os físicos acabaram percebendo que os neutrinos provavelmente têm três sabores ou tipos diferentes. O neutrino comum é chamado de neutrino eletrônico, mas também existem dois outros sabores: um neutrino de múon e um neutrino de tau. À medida que passam pela distância entre o Sol e nosso planeta, os neutrinos estão oscilando entre esses três tipos, e é por isso que esses experimentos iniciais - que haviam sido projetados apenas para procurar um sabor - continuavam perdendo dois terços do seu número total.
Mas apenas partículas que têm massa podem sofrer essa oscilação, contradizendo as idéias anteriores de que os neutrinos não tinham massa. Embora os cientistas ainda não conheçam as massas exatas dos três neutrinos, os experimentos determinaram que o mais pesado deles deve ser pelo menos 0,0000059 vezes menor que a massa do elétron.
Novas regras para os neutrinos?
Em 2011, pesquisadores do experimento Projeto de Oscilação com Aparelho de Empacotamento de Emulsão (OPERA) na Itália causaram uma sensação mundial ao anunciar que haviam detectado neutrinos viajando mais rápido que a velocidade da luz - uma empresa supostamente impossível. Embora amplamente divulgado na mídia, os resultados foram recebidos com muito ceticismo por parte da comunidade científica. Menos de um ano depois, os físicos perceberam que a fiação defeituosa imitava um achado mais rápido que a luz, e os neutrinos voltaram ao reino das partículas que respeitam a lei.
Mas os cientistas ainda têm muito a aprender sobre neutrinos. Recentemente, pesquisadores do Mini Booster Neutrino Experiment (MiniBooNE) do Fermi National Accelerator Laboratory (Fermilab), perto de Chicago, forneceram evidências convincentes de que detectaram um novo tipo de neutrino, chamado neutrino estéril. Tal descoberta corrobora uma anomalia anterior observada no Detector de Neutrinos do Cintilador Líquido (LSND), um experimento no Laboratório Nacional Los Alamos, no Novo México. Os neutrinos estéreis derrubariam toda a física conhecida porque não se encaixam no que é conhecido como Modelo Padrão, uma estrutura que explica quase todas as partículas e forças conhecidas, exceto a gravidade.
Se os novos resultados do MiniBooNE persistirem, "Isso seria enorme; isso está além do Modelo Padrão; isso exigiria novas partículas ... e uma estrutura analítica totalmente nova", disse à Live Science a física de partículas Kate Scholberg, da Universidade Duke.
