Neutrino descoberto no Mar Mediterrâneo pode revelar segredo do Universo

O neutrino mais energético já registrado foi detectado no Mar Mediterrâneo. Chamado de KM3-230213A, ele tem nível de energia mil vezes maior que fragmentos gerados pelo maior acelerador de partículas do mundo, o Grande Colisor de Hádrons (LHC, na sigla em inglês).

Segundo o estudo, o fenômeno carregava energia de 220 peta-elétron-volts (PeV), maior que qualquer episódio já catalogado. O evento foi registrado em fevereiro de 2023 e divulgado em fevereiro em artigo publicado na revista Nature.

A origem do neutrino ainda é desconhecida, mas pesquisadores já especulam hipóteses. Possivelmente, a partícula foi disparada por algum evento astronômico extremo, como blazares ou interações de raios cósmicos com o fundo cósmico de micro-ondas.

O que são estes fenômenos extremos?

• Um Blazar é um tipo de galáxia ativa que hospeda um buraco negro supermassivo em seu centro;
• O que torna os Blazares tão especiais é a maneira como eles emitem radiação eletromagnética, incluindo luz visível, raios-X e raios gama;
• Já as interações de raios cósmicos com o fundo cósmico de micro-ondas (CMB, na sigla em inglês) ocorrem quando partículas extremamente energéticas, como prótons, colidem com fótons remanescentes do Big Bang;
• Essas colisões podem gerar novas partículas, como píons, que decaem e produzem neutrinos de alta energia;
• Esse processo ocorre em escalas cosmológicas e é um dos mecanismos que podem explicar a origem de neutrinos ultra-energéticos detectados na Terra.

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Como o telescópio detectou o neutrino

O Cubic Kilometre Neutrino Telescope (KM3NeT) é um telescópio submarino instalado no fundo do Mar Mediterrâneo, projetado para detectar neutrinos de alta e baixa energia. Seus sensores estão distribuídos a até 3,5 mil metros de profundidade, onde a escuridão e a densidade da água ajudam a minimizar interferências.

A detecção do neutrino KM3-230213A foi realizada pelo ARCA, um dos dois sistemas do KM3NeT, especializado em partículas de altíssima energia. O telescópio identifica neutrinos ao observar os clarões de luz azul produzidos quando essas partículas atravessam a água do mar e interagem com outras partículas, gerando radiação Cherenkov.

Esse brilho é captado por módulos ópticos digitais (DOMs, na sigla em inglês), equipados com fotomultiplicadores que registram o evento e permitem reconstruir a trajetória e a energia do neutrino.

Os pesquisadores ainda não chegaram a uma conclusão se o neutrino veio de um blazar ou das interações de raios cósmicos com o fundo cósmico de micro-ondas (CMB, na sigla em inglês). Saber de onde veio a partícula pode ajudar a entender melhor esses fenômenos.