O “brilho fantasma” de uma usina nuclear foi detectado na água pela primeira vez

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Há cinco anos, um brilho fantasmagórico iluminava um tanque de água pura localizado abaixo de quilômetros de rocha em Ontário, Canadá. Essa luz não era qualquer uma. Significava que, pela primeira vez, cientistas detectaram uma partícula conhecida como antineutrino, que foi gerada por um reator nuclear a mais de 240 quilômetros de distância.

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A descoberta de 2018 foi um passo à frente para o desenvolvimento da tecnologia de monitoramento de energia nuclear e uma oportunidade para entender como essas partículas intrigantes, quase fantasmas, funcionam.

O estudo com os detalhes sobre o caso foi publicado no Physical Review Letters.

O que são os antineutrinos ou partículas fantasmas?

Os neutrinos, também conhecidos como partículas fantasmas, são uma das formas de partículas mais abundantes no universo. Eles são tão leves e sem carga que mal interagem com a matéria, o que os torna quase invisíveis e capazes de fluir pelo espaço e pela Terra sem serem detectados.

Na física, uma antipartícula costuma ter a carga oposta à de sua equivalente, como vemos nos elétrons e prótons. Os antineutrinos são algo semelhante aos neutrinos. Mas, nesse caso, como não possuem carga significativa, se diferenciam por suas interações com outras partículas. Um neutrino de elétron surgirá sempre ao lado de um pósitron, enquanto um antineutrino aparece com um elétron.

Os antineutrinos são produzidos por reatores nucleares durante um processo chamado decaimento beta, onde um nêutron se transforma em um próton, liberando um elétron e um antineutrino. Apesar de serem gerados em grande quantidade, sua característica de fantasma dificulta sua detecção.

*Representação artística dos neutrinos, partículas sem massa e carga que viajam pelo Universo – Imagem: Shutterstock/kakteen*

No entanto, uma tecnologia que consiste em tanques cheios de líquidos e tubos com materiais ultra sensíveis à luz tornou essa tarefa mais viável, permitindo que os cientistas estudem melhor esses “fantasmas” e seus segredos sobre o universo.

A primeira vez que o antineutrino foi detectado em água pura

O SNO+ é o detector astrofísico de partículas mais profundo do mundo, que fica enterrado sob 2 quilômetros de rocha.
Ele é basicamente um tanque esférico de 780 toneladas, preenchido com um líquido que amplifica a luz.
Mas, em 2018, durante uma recalibração que durou 190 dias, ele foi preenchido com água ultrapura.
Ao investigar os dados desse período, os cientistas encontraram evidências de decaimentos beta inversos.
Um sinal resultante de uma interação entre nêutrons e o hidrogênio da água gerou uma suave explosão de luz com um nível de energia muito específico. Só podia ser um antineutrino.
Segundo as análises dos pesquisadores, havia 99,7% de certeza de que aquele brilho se tratava da presença de uma partícula fantasma.

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Então, o que a descoberta de um antineutrino significava?

O momento em que um antineutrino foi detectado significou que detectores de água poderiam ser utilizados para monitorar a produção de energia em reatores nucleares. Mas também revelou uma nova forma de entender melhor essas partículas tão difíceis de medir.

Além disso, pode ajudar a responder perguntas fundamentais sobre a natureza dessas partículas. Uma das questões que intriga a ciência é se realmente os neutrinos e antineutrinos são a mesma partícula. Logan Lebanowski, um dos físicos envolvidos no estudo, comemorou a descoberta em comunicado oficial do projeto SNO+.

É intrigante que água pura possa ser usada para medir antineutrinos de reatores a distâncias tão grandes. Nós gastamos um esforço significativo para extrair um punhado de sinais de 190 dias de dados. O resultado é gratificante.
Logan Lebanowski