A origem cósmica dos neutrinos nos diria muito sobre o universo, diz pesquisador
Detector de neutrinos Super-Kamiokande do Japão. Crédito:Universo Hoje Os leitores da Universe Today provavelmente já estão familiarizados com o conceito de radiação cósmica de fundo em micro-ondas (CMB). Sua descoberta fortuita por uma dupla de radioastrônomos do Bell Labs é matéria de lenda astronômica. Nas últimas décadas, ofereceu muitos insights sobre o Big Bang e as origens do nosso universo. Mas há outro sinal de fundo, menos conhecido, que poderá ser igualmente revolucionário – ou pelo menos pensamos que existe.
A formação de neutrinos cósmicos (CvB) tem sido postulada há anos, mas ainda não foi encontrada, principalmente porque os neutrinos são notoriamente difíceis de detectar. Agora, um artigo do professor Douglas Scott, da Universidade da Colúmbia Britânica, desenvolvido como parte de uma escola de verão sobre neutrinos realizada pela Escola Internacional de Física de Astropartículas na cidade italiana de Varenna, discute o que poderíamos potencialmente aprender se conseguirmos detectar o CvB eventualmente.
O artigo foi escrito em um estilo extravagante e foi lançado no arXiv , portanto não está claro se será formalmente revisado por pares (ou se os revisores removerão a imagem do "elefante na sala"). No entanto, embora aborde alguma matemática avançada, concentra-se principalmente em coisas potenciais que podemos aprender com a análise do CvB.
Não é de surpreender que muitos desses fatos tenham muito a ver com os neutrinos. Ainda não sabemos muito sobre eles, como aponta o Dr. Scott em sua introdução. Por que existem três tipos? Como eles se comparam? E uma coisa particularmente dolorosa para os físicos de partículas é saber exatamente quais são as suas massas. Fraser entrevista o Dr. Ned Wright sobre as origens da CMB. O CvB poderia fornecer informações sobre todas essas três questões e ainda mais sobre a formação de galáxias e o próprio Big Bang. Primeiro, vamos abordar o peso dos neutrinos. Uma das maiores questões em relação ao peso é se as massas dos três tipos de neutrinos pertencem a uma hierarquia “normal” ou “invertida”. Esses dois estados mudam qual dos três tipos é o “menor”. Na hierarquia normal, a massa do terceiro tipo de neutrino é muito maior que a massa dos outros dois, que são quase iguais. Na hierarquia invertida, as massas dos dois primeiros tipos ainda são equivalentes, mas muito mais massivas que as do terceiro tipo.
Depois que os dados são coletados no CvB, os astrônomos podem analisar a forma esperada das formas de onda com base na suposição de qualquer uma das hierarquias, mas descobrir qual delas se ajusta melhor aos dados observáveis. É bastante simples em termos astronômicos, mas coletar esses dados ainda é a parte difícil. No entanto, se conseguirmos reduzir as massas equivalentes dos neutrinos, poderemos potencialmente calcular outro parâmetro cosmológico fundamental – a soma de todas as suas massas.
Embora esse objectivo a longo prazo ainda esteja muito distante, algumas questões de maior escala poderiam ser respondidas através de uma simples compreensão do CvB de forma mais geral. As medições do CvB também podem ser complicadas por neutrinos de outras fontes, como de outras galáxias. Se entendêssemos os parâmetros do próprio CvB, poderíamos eliminar essa parte do sinal, permitindo-nos analisar mais de perto os neutrinos que foram originalmente emitidos por galáxias fora da nossa. Com essa visão, poderíamos provar ou refutar algumas suposições sobre os estágios iniciais da formação de galáxias, especialmente no que diz respeito à quantidade de energia que elas emitem. O CvB pode contribuir para a nossa compreensão do Big Bang. Dado que os neutrinos desempenham um papel em tudo, desde a nossa compreensão da matéria escura até questões fundamentais sobre a física das partículas, é natural que mais do que uma disciplina esteja a tentar determinar estes factores por si próprios. Os físicos de partículas, que dependem de colisões de alta energia em aceleradores de partículas, em vez de colisões fortuitas de neutrinos criados ao longo do universo, também procuram compreender a sua massa. Scott pensa que uma colaboração entre astrónomos que procuram desvendar os segredos do CvB e físicos de partículas que esperam construir um caso suficiente para as características destas partículas indescritíveis a partir do zero poderia ser benéfica. Passar algumas semanas numa vila italiana discutindo as nuances de suas áreas certamente parece uma excelente maneira de iniciar essa colaboração.
