Um grupo de físicos, três do Departamento de Física e Laboratório de Física de Partículas e Cosmologia da Universidade de Harvard, e o quarto da Universidade de Liverpool, encontraram evidências que sugerem que medições adicionais de neutrinos gerados na atmosfera da Terra poderiam ser usadas para revelar como os três tipos de massas de neutrinos são ordenados.



Em seu artigo publicado na revista Physical Review X , C. A. Argüelles, I. Martínez-Soler, M. Jin e P Fernández, descrevem como eles conduziram uma análise das sensibilidades esperadas dos experimentos atuais e futuros de neutrinos atmosféricos de água/gelo-Cherenkov, pois podem estar relacionados aos três tipos de oscilações de neutrinos.

Josh Spitz, físico da Universidade de Michigan, publicou um artigo News &Views na Nature descrevendo o trabalho realizado pela equipe neste novo esforço.

Os neutrinos são partículas subatômicas e existem três variedades conhecidas; neutrino do elétron, neutrino do múon e neutrino do tau - acredita-se que seu tipo seja definido quando ele é criado. Os neutrinos podem ser criados de várias maneiras, como durante uma supernova ou outro grande evento astral. Curiosamente, também podem mudar de um tipo para outro, por exemplo, quando passam por um planeta. Essas mudanças são conhecidas como mistura quântica.

Os cientistas têm estudado neutrinos na esperança de que isso ajude a desvendar alguns dos grandes mistérios que permanecem na física, como a natureza da gravidade e da matéria escura. Como observa a equipe deste novo esforço, o desenvolvimento de formas de medir neutrinos com mais precisão levaria a uma melhor compreensão de como funciona a mistura. Um objetivo é determinar as massas dos três tipos de neutrinos.

Os físicos estudam os neutrinos de várias maneiras, como gerando-os usando aceleradores de partículas, observando-os na natureza e estudando os meios pelos quais eles são gerados na atmosfera da Terra quando os raios cósmicos colidem com os átomos atmosféricos. É neste terceiro método que a equipa de investigação tem concentrado os seus esforços.

Os esforços atuais para estudar esses neutrinos normalmente envolvem a construção de câmaras de água ou gelo com fotodetectores sensíveis o suficiente para capturar neutrinos à medida que colidem com átomos no tanque. Ao estudar o padrão de luz emitido durante tais colisões, os investigadores podem determinar o tipo de neutrino envolvido, o seu nível de energia e a distância que percorreu antes de ocorrer a colisão.

Ao analisar uma grande amostra dessas colisões e os dados que revelaram até agora, a equipa de investigação descobriu que a informação está a acumular uma taxa que deverá permitir determinar as massas dos três tipos de neutrinos até ao ano 2030.

Mais informações: C. A. Argüelles et al, Medindo oscilações com um milhão de neutrinos atmosféricos, Revisão Física X (2023). DOI:10.1103/PhysRevX.13.041055
Josh Spitz, Os segredos dos neutrinos podem ser revelados pela atmosfera da Terra, Natureza (2023). www.nature.com/articles/d41586-023-04085-0

Informações do diário: Natureza , Revisão Física X

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