Localizado 700 metros Underground, perto da cidade de Jiangmen, no sul da China, uma esfera gigante – 35 metros de diâmetro e cheia de mais de 20.000 toneladas de líquido – acabou de iniciar uma missão que durará décadas. Isso é JunoO Jiangmen Underground Neutrino Observatory, um novo experimento em larga escala que estuda algumas das partículas mais misteriosas e ilusórias conhecidas pela ciência.
Neutrinos são os mais partículas abundantes no universo com massa. São partículas fundamentais, o que significa que não se decompõem em partes constituintes menores, o que as torna muito pequenas e muito leves. Eles também têm carga elétrica zero; Eles são neutros – daí o nome deles. Tudo isso significa que eles muitas vezes não interagem com outro assunto com o qual entram em contato e podem passar por ele sem afetá -lo, dificultando a observação. É por esse motivo que às vezes eles são chamados de “partículas fantasmas”.
Eles também têm a capacidade de mudar (ou “oscilar”) entre três formas diferentes, também conhecidas como “sabores”: elétron, mu e tau. (Observe que os neutrinos com sabor de elétrons são diferentes dos elétrons; estes últimos são um tipo diferente de partícula fundamental, com uma carga negativa.)
O fato de os neutrinos oscilados ter sido comprovados pelos físicos Takaaki Kajita e Arthur Bruce McDonald. Em duas experiências separadas, eles observaram que os neutrinos com sabor de elétrons oscilam em neutrinos com sabor de MU- e tau. Como resultado, eles demonstraram que essas partículas têm massa e que a massa de cada sabor é diferente. Para isso, eles ganharam o Prêmio Nobel em Física em 2015.
Um explicador sobre oscilações de neutrinos do Laboratório de Acelerador Nacional de Fermi.
Mas um fato importante, mas ainda desconhecido, é como essas massas são ordenadas – que dos três sabores têm a maior massa e que o mínimo. Se os físicos tivessem uma melhor compreensão da massa de neutrinos, isso poderia ajudar a descrever melhor o comportamento e a evolução do universo. É aqui que Juno entra.
Um experimento único
Os neutrinos não podem ser vistos com detectores de partículas convencionais. Em vez disso, os cientistas precisam procurar os raros sinais deles interagindo com outro assunto – e é isso A esfera gigante de Juno é para. Chamado de cintilador, é preenchido com um líquido interno sensível composto de um solvente e dois compostos fluorescentes. Se um neutrino que passa por esse assunto interage com ele, ele produzirá um flash de luz. Ao redor do líquido, há uma enorme treliça de aço inoxidável que suporta uma vasta gama de sensores de luz altamente sensíveis, chamados tubos fotomultiplicadores, capazes de detectar até mesmo um único fóton produzido por uma interação entre um neutrino e o líquido e convertê -lo em um sinal elétrico medidor.
“O experimento de Juno capta o legado de seus antecessores, com a diferença de que é muito maior”, diz Gioacchino Ranucci, vice-chefe do experimento e ex-chefe de Borexino, outro experimento de caça aos neutrinos. Uma das principais características de Juno, explica Ranucci, é que Juno pode “ver” os neutrinos e seu colega antimatter: antineutrinos. Os primeiros são normalmente produzidos na atmosfera da Terra ou pela deterioração de materiais radioativos na crosta da Terra, ou então Chegue do espaço sideral– De estrelas, buracos negros, supernovas ou até o Big Bang. Os antineutrinos, no entanto, são produzidos artificialmente, neste caso por duas usinas nucleares localizadas perto do detector.
“Enquanto se propagam, neutrinos e antineutrinos continuam a oscilar, se transformando um no outro”, diz Ranucci. Juno poderá capturar todos esses sinais, ele explica, mostrando como eles oscilam: “Com uma precisão nunca antes alcançada”.
