Partícula Fantasma
Alan Chodos e James Riordon
Imprensa do MIT, US$ 32,95
Vivemos em um mar de neutrinos. A cada segundo, trilhões deles passam por nossos corpos. Eles vêm do sol, reatores nucleares, colisões de raios cósmicos atingindo a atmosfera da Terra, até mesmo do Big Bang. Entre as partículas fundamentais, apenas os fótons são mais numerosos. No entanto, como os neutrinos mal interagem com a matéria, eles são notoriamente difíceis de detectar.
A existência do neutrino foi proposta pela primeira vez na década de 1930 e depois verificada na década de 1950 (SN: 13/02/54). Décadas depois, muito sobre o neutrino – nomeado em parte porque não tem carga elétrica – permanece um mistério, incluindo quantas variedades de neutrinos existem, quanta massa eles têm, de onde vem essa massa e se eles têm propriedades magnéticas.
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Esses mistérios estão no centro de Partícula Fantasma pelo físico Alan Chodos e pelo jornalista científico James Riordon. O livro é uma introdução informativa e fácil de seguir à partícula desconcertante. Chodos e Riordon orientam os leitores sobre como o neutrino foi descoberto, o que sabemos – e não sabemos – sobre ele e os experimentos em andamento e futuros que (dedos cruzados) fornecerão as respostas.
Não são apenas os físicos de neutrinos que aguardam essas respostas. Os neutrinos, diz Riordon, “são incrivelmente importantes tanto para a compreensão do universo quanto para nossa existência nele”. Desmascarar o neutrino pode ser a chave para desvendar a natureza da matéria escura, por exemplo. Ou poderia esclarecer o enigma da matéria do universo: o Big Bang deveria ter produzido quantidades iguais de matéria e antimatéria, as contrapartes de elétrons, prótons e assim por diante. Quando matéria e antimatéria entram em contato, elas se aniquilam. Então, em teoria, o universo hoje deveria estar vazio – mas não está (SN: 22/09/22). Está cheio de matéria e, por alguma razão, muito pouca antimatéria.
Notícias científicas conversou com Riordon, colaborador frequente da revista, sobre esses quebra-cabeças e como os neutrinos podem atuar como uma ferramenta para observar o cosmos ou até mesmo ver nosso próprio planeta. A conversa a seguir foi editada para maior duração e clareza.
SN: No primeiro capítulo, você lista oito perguntas não respondidas sobre neutrinos. Qual é o mais urgente para responder?
Riordon: Se eles são suas próprias antipartículas é provavelmente um dos maiores. A proposta de que os neutrinos são suas próprias antipartículas é uma solução elegante para todos os tipos de problemas, incluindo a existência desse resíduo de matéria em que vivemos. Outra é descobrir como os neutrinos se encaixam no modelo padrão [of particle physics]. É uma das teorias mais bem-sucedidas que existe, mas não consegue explicar o fato de os neutrinos terem massa.
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SN: Por que agora é um bom momento para escrever um livro sobre neutrinos?
Riordon: Todas essas questões sobre neutrinos estão vindo à tona agora – as dicas de que os neutrinos podem ser suas próprias antipartículas, as questões de neutrinos que não se encaixam perfeitamente no modelo padrão, se existem neutrinos estéreis [a hypothetical neutrino that is a candidate for dark matter]. Nos próximos anos, mais ou menos uma década, haverá muitos experimentos que [help answer these questions,] e a resolução de qualquer maneira será emocionante.
SN: Os neutrinos também podem ser usados para ajudar os cientistas a observar uma série de fenômenos. Quais são algumas das questões mais interessantes com as quais os neutrinos podem ajudar?
Riordon: Existem algumas observações que simplesmente precisam ser feitas com neutrinos, para as quais não existem outras alternativas tecnológicas. Há um problema em usar telescópios baseados em luz para olhar para trás na história. Temos este incrível Telescópio Espacial James Webb que pode ver muito longe na história. Mas em algum ponto, quando você vai longe o suficiente, o universo é basicamente opaco à luz; você não pode ver dentro dele. Uma vez que reduzimos como detectar e como medir o neutrino cósmico de fundo [neutrinos that formed less than a second after the Big Bang], será uma maneira de olhar para trás no início. Além das ondas gravitacionais, você não pode ver tão longe com qualquer outra coisa. Isso nos dará uma espécie de telescópio de volta ao início do universo.
A outra coisa é, quando uma supernova acontece, todo tipo de coisa muito legal acontece lá dentro, e você pode ver isso com neutrinos porque os neutrinos saem imediatamente em uma explosão. Nós a chamamos de “bomba de neutrinos cósmica”, mas você pode rastrear a supernova conforme ela avança. Com luz, demora um pouco para sair [of the stellar explosion]. Estamos devido a um [nearby] Super Nova. Não temos uma desde 1987. Foi a última supernova visível no céu e foi uma benção para a pesquisa. Agora que temos detectores de neutrinos em todo o mundo, este próximo será ainda melhor [for research]ainda mais emocionante.
E se desenvolvermos uma instrumentação melhor, poderíamos usar neutrinos para entender o que está acontecendo no centro da Terra. Não há outra maneira de sondar o centro da Terra. Usamos ondas sísmicas, mas a resolução é muito baixa. Assim, poderíamos resolver muitas questões sobre do que o planeta é feito com os neutrinos.
SN: Você tem um “personagem” favorito na história dos neutrinos?
Riordon: Eu certamente gosto muito do meu avô Clyde Cowan [he and Frederick Reines were the first physicists to detect neutrinos]. Mas Reines é um personagem fascinante. Ele era poético. Ele era um cantor. Ele realmente era essa força criativa. eu mencionei [in the book] que eles colocaram este sinal “SNEWS” em seu detector para “sistema de alerta precoce de supernova”, que meio que ecoou os sistemas de alerta precoce de mísseis balísticos na época [during the Cold War]. Isso é tão maduro.
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