Trilhões de neutrinos, ou partículas fantasmas, estão passando por nós a cada segundo. Embora os cientistas saibam desse fato, eles não sabem que papel os neutrinos desempenham no universo porque são terrivelmente difíceis de medir.

Novas medições de oscilações de neutrinos, observado no Observatório de Neutrinos IceCube no Pólo Sul, lançaram luz sobre questões pendentes sobre as propriedades fundamentais dos neutrinos. Essas novas medições de neutrinos conforme eles mudam de um tipo para outro enquanto viajam foram apresentadas no American Physical Society Meeting em Washington. Eles podem ajudar a preencher lacunas importantes no Modelo Padrão, a teoria que descreve o comportamento de partículas fundamentais em todas as escalas de energia que os cientistas foram capazes de medir.

"Embora o modelo padrão seja uma teoria precisa, deixa buracos escancarados, como a natureza da matéria escura e como um universo cheio de matéria, ao invés de anti-matéria, surgiu do Big Bang. Não sabemos como preenchê-los ainda, "disse Tyce DeYoung, Professor associado de física e astronomia da MSU. "Esperamos que, medindo as propriedades dos neutrinos, como suas massas e como eles se transformam ou oscilam de um para o outro, podemos obter algumas pistas sobre essas questões em aberto. "

Neutrinos são partículas estranhas. Ao contrário de outras partículas elementares que constituem a matéria comum, como elétrons e quarks, os neutrinos não têm carga elétrica. Eles também são pelo menos um milhão de vezes mais leves do que qualquer outra partícula conhecida pela ciência. Na verdade, suas massas são tão pequenas que os cientistas ainda não foram capazes de medi-las com precisão.

Com isso em mente, DeYoung compara seu trabalho a uma pescaria, aquele em que os cientistas não têm certeza da melhor isca a usar. "Pescar" no gelo da Antártica, no entanto, está produzindo resultados promissores e estreitando a pesquisa.

"Como físicos, esperávamos que o bóson de Higgs nos apontasse a física que está além do Modelo Padrão; Infelizmente, nossas medições do Higgs não trouxeram muitas pistas, "DeYoung disse." Então, esperamos encontrar algo estudando neutrinos. IceCube detecta neutrinos com uma gama mais ampla de energias e distâncias do que outros experimentos, então lançamos uma rede ampla ".

Neutrinos energéticos produzidos por raios cósmicos que atingem a atmosfera da Terra podem ser detectados no Pólo Sul, usando o gelo da Antártica como um detector de partículas como nenhum outro no planeta.

Os dados do IceCube sugerem que uma espécie de neutrino pode compreender quantidades exatamente iguais de dois "sabores" de neutrino.

“Os neutrinos têm o hábito de mudar, ou oscilante, entre três tipos, nós os chamamos de 'sabores, '"disse Joshua Hignight, o pesquisador associado da MSU que apresentou os novos resultados na reunião. "Então, se um neutrino é uma mistura precisamente igual de dois sabores, pode ser uma coincidência surpreendente ou pode haver uma razão mais profunda para isso vir da física além do modelo padrão. "

Essas medições são consistentes com os resultados de outros experimentos usando neutrinos com energias mais baixas, mas se esta mistura de sabores é exatamente balanceada permanece em debate. Os físicos do IceCube continuarão a refinar suas análises e coletar mais dados. Dados futuros permitirão que essas medições sejam feitas com mais precisão, DeYoung disse.

IceCube é o maior detector de neutrino do mundo, usando um bilhão de toneladas da calota de gelo da Antártica sob a Estação do Pólo Sul dos EUA Amundsen-Scott para observar neutrinos. É operado por uma colaboração de 300 físicos de 48 universidades e laboratórios nacionais em 12 países. A construção foi possível graças ao apoio da National Science Foundation e de outras agências internacionais de financiamento.