Na tentativa de descobrir a massa dos neutrinos, minúsculas partículas fantasma que poderiam solucionar alguns dos maiores mistérios do Universo, cientistas revelaram um novo limite de quanto eles poderiam pesar, reduzindo pela metade uma estimativa anterior.
Desde que a existência dos neutrinos foi proposta, em 1930, pelo físico austríaco Wolfgang Pauli, cientistas ao redor do mundo quebram a cabeça para aprender tudo sobre eles, em especial sua massa.
Isso é importante porque o neutrino, como a partícula de matéria mais abundante no Universo, estabelece um vínculo entre o infinitamente pequeno e o infinitamente grande, segundo Thierry Lasserre, físico do Comissariado europeu para a Energia Atômica e do Instituto Max Planck. Sua massa “influencia as estruturas que compõem o cosmos”, acrescentou ele.
Essas partículas invisíveis estão presentes em todo o Universo desde o Big Bang, há 13,8 bilhões de anos. Entender sua onipresença é um exercício de abstração: há cerca de um bilhão de neutrinos para cada átomo do cosmos.
No entanto, por terem massa infinitesimal e carecerem de carga elétrica, os neutrinos muito raramente interagem com a matéria. Acredita-se que trilhões dessas chamadas partículas fantasma atravessem o corpo humano por segundo, sem que nós percebamos.
Isso os torna extremamente difíceis de estudar. Mas não impossível.
Caça-fantasmas
Mais de uma centena de cientistas de seis países vêm caçando os neutrinos desde 2019 como parte do projeto Katrin, no Instituto de Tecnologia Karlsruhe, da Alemanha.
Em estudo publicado na revista científica Science nesta quinta-feira (10), o projeto estabeleceu a massa mínima do neutrino em 0,45 elétron-volt, o que representa menos que a bilionésima parte da massa de um próton, presente no núcleo de cada átomo.
O novo limite máximo da massa do neutrino corresponde a cerca da metade do número anunciado pelo projeto Katrin em 2022, após as primeiras medições.
O projeto Katrin usa um espectrômetro de massa para registrar a desintegração do trítio, uma forma radioativa de hidrogênio que libera tanto elétrons quanto neutrinos.
Essas partículas giram em torno de uma estrutura com aproximadamente 70 metros de comprimento, dominada pelo espectrômetro de 200 toneladas, que opera no vácuo.
O elétron e o neutrino compartilham a energia produzida pela desintegração do trítio. Portanto, o truque consiste em medir a energia do elétron para se chegar aos dados sobre o neutrino.
Isso requer a medição de grande quantidade de elétrons.
O projeto Katrin precisou medir seis milhões para obter os primeiros resultados, em 2022. E foram necessários 36 milhões para chegar aos números mais precisos anunciados nesta quinta-feira.
“Quando tivermos coletado todos os nossos dados até o fim deste ano”, a equipe terá medido cerca de 250 milhões de elétrons, disse Lasserre.
Essa será a hora da verdade, pois as medições terão alcançado os limites do equipamento. Ou o experimento terá permitido ver um “rastro” do neutrino ou isso significará que sua massa é “inferior a 0,3 elétron-volt”, explicou.
Os cientistas esperam que desvendar a massa do neutrino ajude a solucionar alguns dos mistérios mais persistentes do cosmos.
Apesar de sua incrível leveza, os neutrinos foram incluídos em alguns modelos que tentam explicar a energia escura —a força desconhecida que se acredita que esteja por trás da expansão cada vez mais rápida do Universo.
Acredita-se que cerca de 95% do Universo seja formado pela energia escura e pela igualmente desconhecida matéria escura, deixando apenas 5% para todo o resto.
O projeto Katrin planeja criar um novo sistema de detecção, denominado Tristan, para ir em busca de um novo tipo de neutrinos, os “estéreis”, mais pesados.
São partículas hipotéticas que não interagem com a matéria, mas têm muito mais massa que os neutrinos normais.
Alguns cientistas acreditam que esses neutrinos incomumente pesados poderiam na verdade ser o que conhecemos como matéria escura.