p Os cientistas costumam se referir ao neutrino como a "partícula fantasma". Os neutrinos foram uma das partículas mais abundantes na origem do universo e assim permanecem até hoje. As reações de fusão ao sol produzem vastos exércitos deles, que caem na Terra todos os dias. Trilhões passam por nossos corpos a cada segundo, em seguida, voe pela Terra como se ela não estivesse lá. p "Embora postulado pela primeira vez há quase um século e detectado pela primeira vez há 65 anos, neutrinos permanecem envoltos em mistério por causa de sua relutância em interagir com a matéria, "disse Alessandro Lovato, um físico nuclear do Laboratório Nacional de Argonne do Departamento de Energia dos EUA (DOE).

p Lovato é membro de uma equipe de pesquisa de quatro laboratórios nacionais que construiu um modelo para resolver um dos muitos mistérios sobre os neutrinos - como eles interagem com os núcleos atômicos, sistemas complicados feitos de prótons e nêutrons ("núcleons") unidos pela força forte. Esse conhecimento é essencial para desvendar um mistério ainda maior - por que, durante sua jornada pelo espaço ou pela matéria, os neutrinos se transformam magicamente de um em outro de três tipos ou "sabores" possíveis.

p Para estudar essas oscilações, dois conjuntos de experimentos foram realizados no Fermi National Accelerator Laboratory do DOE (MiniBooNE e NOvA). Nestes experimentos, os cientistas geram um fluxo intenso de neutrinos em um acelerador de partículas, em seguida, envie-os para detectores de partículas por um longo período de tempo (MiniBooNE) ou quinhentas milhas da fonte (NOvA).

p Conhecendo a distribuição original dos sabores de neutrinos, os experimentalistas então reúnem dados relacionados às interações dos neutrinos com os núcleos atômicos dos detectores. A partir dessa informação, eles podem calcular quaisquer mudanças nos sabores de neutrinos ao longo do tempo ou da distância. No caso dos detectores MiniBooNE e NOvA, os núcleos são do isótopo carbono-12, que tem seis prótons e seis nêutrons.

p "Nossa equipe entrou em cena porque esses experimentos exigem um modelo muito preciso das interações dos neutrinos com os núcleos do detector em uma grande faixa de energia, "disse Noemi Rocco, pós-doutorado na divisão de Física da Argonne e no Fermilab. Dada a indefinição dos neutrinos, conseguir uma descrição abrangente dessas reações é um desafio formidável.

p O modelo de física nuclear da equipe de interações de neutrinos com um único nucleon e um par deles é o mais preciso até agora. "Nossa é a primeira abordagem para modelar essas interações em um nível microscópico, "disse Rocco." As abordagens anteriores não eram tão refinadas. "

p Uma das descobertas importantes da equipe, com base em cálculos realizados no agora aposentado supercomputador Mira no Argonne Leadership Computing Facility (ALCF), foi que a interação do par de núcleos é crucial para modelar as interações dos neutrinos com os núcleos com precisão. O ALCF é um DOE Office of Science User Facility.

p "Quanto maiores os núcleos do detector, quanto maior a probabilidade de os neutrinos interagirem com eles, "disse Lovato." No futuro, planejamos estender nosso modelo para dados de núcleos maiores, nomeadamente, aqueles de oxigênio e argônio, em apoio aos experimentos planejados no Japão e nos EUA "

p Rocco acrescentou que "Para esses cálculos, contaremos com computadores ALCF ainda mais poderosos, o sistema Theta existente e a próxima máquina exascale, Aurora."

p Os cientistas esperam que, eventualmente, uma imagem completa surgirá das oscilações de sabor para os neutrinos e suas antipartículas, chamados de "antineutrinos". Esse conhecimento pode lançar luz sobre por que o universo é construído a partir de matéria em vez de antimatéria - uma das questões fundamentais sobre o universo.

p O papel, intitulado "Ab Initio Study of (νℓ, ℓ−) e (ν¯ℓ, ℓ +) Dispersão Inclusiva em C12:Confrontando os Dados MiniBooNE e T2K CCQE, "é publicado em Revisão Física X . Além de Rocco e Lovato, os autores incluem J. Carlson (Laboratório Nacional de Los Alamos), S. Gandolfi (Laboratório Nacional de Los Alamos), e R. Schiavilla (Old Dominion University / Jefferson Lab).