1 – O que são Neutrinos?
"São partículas de carga neutra e com massa quase zero, essas partículas pouco interagem com a matéria e vem em três sabores* conhecidos, com massas e quantidades energéticas diferentes. Eles são produzidos de reações de fissão e fusão nuclear, também são encontrados durante o decaimento radioativo."
Previsto pela primeira vez em 1930 por Wolfgang Pauli, que ganhou um prêmio Nobel por este trabalho em 1945, essa partícula foi proposta para garantir a conservação da energia no decaimento beta. Os neutrinos podem atravessar anos-luz de chumbo sólido sem interagir com um só átomo devido a sua pouca interação com a matéria.
Apenas em 1956 que os neutrinos foram finalmente detectados por Frederick Reines (1918-1998) e Clyde L. Cowan Jr (1919-1974), que foram emitidos de um reator nuclear e somente em 1995 que Reines ganhou o prêmio Nobel pela descoberta.
Em 1968, Raymond Davis Jr. (1914-2006) e seus colaboradores, do Brookhaven National Laboratories, decidiram detectar estes neutrinos colocando um tanque com 600 toneladas (378 000 litros) de fluído de limpeza percloroetileno (C2Cl4), do tamanho de um vagão de trem, no fundo de uma mina de ouro a 1500m de profundidade na cidade de Lead, na Dakota do Sul. Como aproximadamente um quarto dos átomos de cloro está no isótopo 37, ele calculou que dos 100 bilhões de neutrinos solares que atravessam a Terra por segundo, onde um neutrino eletrônico ocasionalmente interagiria com um átomo de cloro, transformando-o em um átomo de argônio e um elétron. Como o argônio37 produzido é radiativo, com vida média de 35 dias, é possível isolar e detectar estes poucos átomos de argônio dos mais de 1030 átomos de cloro no tanque. Periodicamente o número de átomos de argônio no tanque seria medido, determinando o fluxo de neutrinos.
Quando o experimento começou a funcionar, quase nenhum neutrino foi detectado. De acordo com a melhor estimativa teórica, deveriam ser detectados alguns eventos por dia, demonstrando que nossa compreensão do Sol, ou dos neutrinos, não era tão completa quanto se acreditava. A diferença entre o experimento e a teoria passou a ser conhecida como o problema do neutrino solar. Davis recebeu o prêmio Nobel em 2002, pela sua descoberta.
No princípio acreditava-se que o neutrino não teria massa de repouso, após vários experimentos que encontraram "o problema do neutrino solar" junto com os experimentos que conseguiram detectar o espectro dos três sabores de neutrinos, assim foi possível verificar que o neutrino tem massa! Isso porque os neutrinos oscilam em seus sabores, ou seja, o neutrino eletrônico oscila para o neutrino tauônico e/ou para o neutrino muônico. Mas tivemos mais uma descoberta reveladora, que além dos neutrinos terem massa as suas massas são diferentes, só que não conseguimos saber com precisão a massa de cada neutrino apenas pela sua oscilação.
Esta massa pode ser detectada em laboratório, e existem diversos experimentos em elaboração para medi-la, mas até agora só se conseguiu medir limites superiores [m(?e)c2 < 2,2 eV para o neutrino do elétron, 170 keV para o neutrino do muônico e 15,5 MeV para o neutrino do tauônico), da ordem de centenas de vezes menor que a massa do elétron.
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