Far Detector é uma das maiores estruturas já construídas para um experimento 

 

O Prêmio Nobel de Física 2015, anunciado em outubro, foi concedido a Arthur B. McDonald, da Queen's University, no Canadá, e a Takaaki Kajida, da Universidade de Tóquio, no Japão. Pesquisadores que lideraram experimentos, nos anos 90, sobre oscilação de neutrinos, o assunto do momento na Física. Mas, afinal, o que são neutrinos? Por que eles despertam tanto interesse dos cientistas?

 

Neutrinos são partículas elementares resultantes de reações nucleares e, junto com os fótons, são as partículas mais abundantes no universo: cerca de um trilhão de neutrinos passam por nós a cada segundo. Apesar de abundantes, eles raramente interagem com a matéria, tornando muito difícil sua detecção. Por esse motivo, ainda há muito mistério sobre o comportamento dessas partículas, o que leva cientistas de todo o mundo a dedicarem-se a experimentos sobre o assunto.

 

A UFG possui um grupo de pesquisadores do Instituto de Física (IF) que estuda os neutrinos, colocando a Universidade como única representante do Brasil em um dos maiores experimentos do momento: o NOvA*, realizado no Fermilab, laboratório de aceleradores de física de partículas mais importante da América, capaz de produzir o feixe de prótons mais intenso do mundo, o que é excelente para o estudo de neutrinos.

 

O experimento NOvA é uma colaboração composta por 210 cientistas e engenheiros de 39 instituições nos Estados Unidos, Brasil, República Tcheca, Grécia, Índia, Rússia e Reino Unido. O grupo da UFG foi convidado a participar por sua experiência em física de neutrinos e de raios cósmicos. Segundo o professor do IF, Ricardo Gomes, que lidera o grupo brasileiro, os pesquisadores da área estão com as atenções focadas no experimento, um dos maiores já concebidos no mundo, com um detector de PVC e cintilador líquido de 14 mil toneladas: a maior estrutura de plástico autossustentável já feita. Para o professor, entender o comportamento dos neutrinos pode ajudar os pesquisadores a compreender alguns mistérios ainda não desvendados no universo.

 

 

 

Resultados e expectativas

Com pouco mais de um ano de dados do experimento NOvA, que deve coletar informações até 2020, cientistas já comemoram os primeiros resultados, apresentados na conferência da Divisão de Partículas e Campos da American Physical Society em Ann Harbor, Michigan. Segundo Ricardo Gomes, foi observada a primeira evidência de neutrinos oscilando no NOvA, “confirmando que o enorme detector construído para o projeto não apenas funciona tal como o planejado, mas também está fazendo um grande progresso em direção a seu objetivo, o que representa um grande passo na compreensão dessas partículas”.

 

Experimentos de longa distância similares, como o T2K, no Japão, e o MINOS, no Fermilab, recentemente mediram precisamente os parâmetros da oscilação de neutrinos. O NOvA está observando resultados quase equivalentes em um intervalo de tempo mais curto, com apenas cerca de 8% do total de dados esperados para o experimento. “Já conseguimos ter um resultado muito competitivo com relação aos experimentos anteriores”, comemora Ricardo Gomes. O professor explica que a pesquisa não tem aplicações práticas imediatas, mas contribui para a compreensão do universo, embasamento de futuros estudos e formação de recursos humanos. Segundo ele, em breve, cientistas terão a chance de combinar os resultados de neutrinos obtidos por T2K e MINOS com o NOvA, produzindo respostas mais precisas sobre os neutrinos.

  

O experimento

O feixe de neutrinos gerado no Fermilab, localizado próximo a Chicago, nos Estados Unidos, atravessa um detector no subsolo, chamado de Near Detector, que serve para medir a composição do feixe de neutrinos antes que ele saia do laboratório. A partir daí, as partículas viajam por mais de 800 km através da crosta terrestre, oscilando até Minnesota onde está localizado outro detector, o gigante Far Detector. Aproximadamente uma vez por segundo, o Fermilab envia trilhões de neutrinos para Minnesota, mas apenas alguns, aqueles que realizam alguma interação, são registrados pelo Far Detector.

 

Quando um neutrino se choca com um átomo no detector do NOvA, ele produz um sinal que é bem característico para cada tipo de neutrino: o eletrônico, o muônico ou o tauônico. O feixe original do Fermilab é composto quase que exclusivamente de um tipo de neutrino – o muônico – e cientistas conseguem medir quantos desses neutrinos muônicos desapareceram durante sua jornada e quantos deles reapareceram como neutrinos eletrônicos.

 

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