{"id":1957,"date":"2015-10-06T18:42:27","date_gmt":"2015-10-06T21:42:27","guid":{"rendered":"http:\/\/scienceblogs.com.br\/chivononpo\/?p=1957"},"modified":"2015-10-06T18:42:27","modified_gmt":"2015-10-06T21:42:27","slug":"premio-nobel-de-fisica-2015-as-variacoes-dos-neutrinos","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.blogs.unicamp.br\/chivononpo\/2015\/10\/06\/premio-nobel-de-fisica-2015-as-variacoes-dos-neutrinos\/","title":{"rendered":"Pr\u00eamio Nobel de F\u00edsica 2015: as varia\u00e7\u00f5es dos neutrinos."},"content":{"rendered":"

\"Inside<\/a><\/p>\n

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Detector de neutrinos Super-Kamiokande<\/em><\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n
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Cr\u00e9dito da Imagem: cortesia do Observat\u00f3rio Kamioka do Instituto de Pesquisas sobre Raios C\u00f3smicos da Universidade de T\u00f3quio.\u00a0<\/em><\/div>\n<\/div>\n
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Dois f\u00edsicos, um japon\u00eas e um canadense, ajudaram a demonstrar que os neutrinos t\u00eam massa.<\/a><\/h2>\n<\/div>\n<\/div>\n
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Original (em ingl\u00eas) publicado em 06\/10\/2015\u00a0<\/strong><\/em><\/div>\n
Por:\u00a0Ben P. Stein, Diretor do ISNS.<\/strong><\/em><\/div>\n
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(Inside Science) \u2013 O Pr\u00eamio Nobel de F\u00edsica de 2015 foi concedido a dois f\u00edsicos, um japon\u00eas e outro canadense, pela descoberta de que as abundantes part\u00edculas subat\u00f4micas, conhecidas como neutrinos, podem mudar suas identidades, um processo que requer que as pasrt\u00edculas \u2013 antes tidas como sem massa de repouso, como o f\u00f3ton \u2013 realmente tenham uma massa.<\/p>\n

O pr\u00eamio foi concedido conjuntamente a Takaaki Kajita da Universidade de T\u00f3quio no Jap\u00e3o e a Arthur B. McDonald da Queen’s University em Kingston, Canad\u00e1 “pela descoberta da oscila\u00e7\u00e3o de neutrinos<\/a> que demonstra que os neutrinos t\u00eam massas”. Os dois agraciados lideraram dois dos principais observat\u00f3rios subterr\u00e2neos em lados opostos do mundo. Kajita fazia parte da colabora\u00e7\u00e3o Super-Kamiokande no Jap\u00e3o e McDonald liderava um grupo no Observat\u00f3rio de Neutrinos Sudbury (Sudbury Neutrino Observatory, ou SNO) no Canad\u00e1.<\/p>\n

“Os neutrinos s\u00e3o um enigma e o Pr\u00eamio Nobel de F\u00edsica deste ano honra um passo fundamental para descobrir a natureza do neutrino”, declarou Olga Botner, membro do Comit\u00ea para F\u00edsica no Nobel e professora de f\u00edsica na Universidade de Uppsala na Su\u00e9cia.<\/p>\n

“Esta foi uma grande premia\u00e7\u00e3o”, declarou o f\u00edsico Michael Turner, diretor do Instituto Kavli de F\u00edsica Cosmol\u00f3gica da Universidade de Chicago, que observou\u00a0que este \u00e9 o quarto Pr\u00eamio Nobel atribu\u00eddo \u00e0 pesquisa sobre neutrinos,desde 1988 at\u00e9 2015.<\/p>\n

O an\u00fancio de hoje foi “duplamente maravilhoso”, comemorou Gene Beier, professor de f\u00edsica na Universidade da Pennsylvania, tamb\u00e9m um porta-voz do experimento\u00a0SNOt. Beier tamb\u00e9m j\u00e1 trabalhou na experi\u00eancia Kamiokande II, a predecessora do Super-Kamiokande.<\/p>\n

Ambos experimentos deram grandes respostas.<\/p>\n

“Os neutrinos s\u00e3o part\u00edculas fundamentais”, explicou McDonald pelo telefone, durante o an\u00fancio desta manh\u00e3 do Nobel na Su\u00e9cia.<\/p>\n

“O neutrino tem uma massa e esta \u00e9 mais de um milh\u00e3o de vezes menor que a do el\u00e9tron”, disse Botner.<\/p>\n

“Os neutrinos t\u00eam um ‘golpe’ acima de seu peso. Eles contribuem com tanta massa quanto as estrelas”, disse Turner.<\/p>\n

Eles s\u00e3o um dos tipos conhecidos mais abundantes no universo, perdendo apenas para os f\u00f3tons, as part\u00edculas de luz. Ainda assim, eles s\u00e3o elusivos e misteriosos. Ainda que, segundo as estimativas, bilh\u00f5es deles passem atrav\u00e9s das pessoas a cada segundo, eles “atravessam nosso corpo sem que sintamos ou percebamos”, acrescenta Botner.<\/p>\n

Na d\u00e9cada de 1930, o f\u00edsico te\u00f3rico Wolfgang Pauli prop\u00f4s inicialmente sua exist\u00eancia para explicar a energia que faltava em um tipo de rea\u00e7\u00e3o nuclear, conhecida como “decaimento beta<\/a>“. \u00a0Em uma carta datada de 1930, o f\u00edsico, ent\u00e3o com 30 anos, saudava seus colegas como “Caros Senhoras e Senhores Radiativos” (em alem\u00e3o). Ele depois se desculpou, chamando (segundo relatos) sua proposta de “uma coisa terr\u00edvel. Eu postulei uma part\u00edcula que n\u00e3o pode ser detctada”. O neutrino n\u00e3o irradiaria qualquer forma de luz ou campo eletromagn\u00e9tico. Acreditava-se que o neutrino seria eletricamente neutro \u2013 o que o tornaria ainda mais dif\u00edcil de detectar.<\/p>\n

O f\u00edsico Enrico Fermi deu a essa part\u00edcula o nome “neutrino”, ou “coisinha neutra” em italiano. Acreditava-se que eles viajassem perto de ou na pr\u00f3pria velocidade da luz.<\/p>\n

Os f\u00edsicos vieram a aceitar a ideia que os neutrinos foram produzidos em abund\u00e2ncia no in\u00edcio do universo, em rea\u00e7\u00f5es nucleares no interior das estrelas e em colis\u00f5es entre raios c\u00f3smicos e a atmosfera. A maioria dos neutrinos passa por dentro da Terra sem serem detectados. Ocasionalmente eles colidem com algo e podem ser detectados.<\/p>\n

Foi somente em 1956 que os primeiros sinais de neutrinos foram detectados em rea\u00e7\u00f5es nucleares em experi\u00eancias realizadas pelos f\u00edsicos Frederick Reines e Clyde Cowan nos EUA. Cowan morreu em 1974, mas Reines foi honrado com um Pr\u00eamio Nobel (compartilhado) em 1995 pela detec\u00e7\u00e3o do neutrino.<\/p>\n

No entanto, muito sobre o neutrino permanecia desconhecido.<\/p>\n

Nos anos 1960, o f\u00edsico Ray Davis conduziu experi\u00eancias estudando os neutrinos vindos do Sol. Na Terra, os pesquisadores detectaram apenas um ter\u00e7o dos neutrinos que se esperava que emanassem do Sol. Ser\u00e1 que os cientistas n\u00e3o conheciam com exatid\u00e3o o Sol, ou estava acontecendo alguma coisa com os neutrinos? Davis compartilhou o Pr\u00eamio Nobel de F\u00edsica em 2002 pela detec\u00e7\u00e3o de neutrinos c\u00f3smicos, juntamente com o f\u00edsico jaopn\u00eas Masatoshi Koshiba que ajudou a projetar o experimento Kamiokande no Jap\u00e3o para confirmar os resultados de Davis.<\/p>\n

Os f\u00edsicos trabalharam ao longo de d\u00e9cadas para resolver o mist\u00e9rio dos neutrinos que faltavam. De acordo com o [atual] Modelo Padr\u00e3o da f\u00edsica de part\u00edculas, existem tr\u00eas tipos de neutrinos, conhecidos como neutrinos de el\u00e9tron, neutrinos de muon e neutrinos de tauon que acompanham as part\u00edculas com carga conhecidas como el\u00e9tron, muon e tauon. O Sol produz apenas neutrinos de el\u00e9tron. Alguns f\u00edsicos sugeriram que alguns neutrinos de el\u00e9tron se transformavam nos outros tipos de neutrinos em seu caminho para a Terra.<\/p>\n

Mas antes de resolver este problema, os cientistas precisavam construir detectores suficientemente bons. Estes teriam que ser constru\u00eddos dentro de rocha s\u00f3lida para bloquear os outros tipos de part\u00edculas que abafariam os sinais dos neutrinos .<\/p>\n

Em 1996, o detector Super-Kamiokande come\u00e7ou a funcionar no Jap\u00e3o. O Super-K foi constru\u00eddo em uma antiga mina de zinco, debaixo de 1.000 metros de rocha s\u00f3lida. Contendo 50.000 toneladas de \u00e1gua, o Super-K foi projetado para detectar neutrinos de muon vindos das atmosfera, tanto da atmosfera logo acima, como aqueles que tivessem transpassado todo o globo. Ocasionalmente os neutrinos colidiriam com um el\u00e9tron ou com um n\u00facleo at\u00f4mico em uma mol\u00e9cula d’\u00e1gua, e assim geraria uma centelha de luz. Esse poderoso detector subterr\u00e2neo s\u00f3 encontrou rastros de 5.000 neutrinos em seus primeiros dois anos de funcionamento.<\/p>\n

Anallisando os dados, os pesquisadores descobriram uma diferen\u00e7a entre os neutrinos de muon detectados vindos de logo acima e aqueles que tinham atravessado a Terra. Ent\u00e3o concluiram que os neutrinos de muon que atravessavam o globo se transformavam em um tipo diferente de neutrino.<\/p>\n

Enquanto isso, o Observat\u00f3rio de Neutrinos Sudbury no Canad\u00e1, se empenhava em\u00a0estudar os neutrinos vindos do Sol. De maneira an\u00e1loga ao Super-K, ele se localizava em uma mina de n\u00edquel. No entanto ele ficava ainda mais enterrado, debaixo de 2.000 metros de rocha. Ele detectou ainda menos neutrinos vindos do Sol \u2013 cerca de tr\u00eas por dia em seus primeiros dois anos.<\/p>\n

Seu tanque era preenchido com 1.000 toneladas de \u00e1gua pesada. Uma mol\u00e9cula d’\u00e1gua comum cont\u00e9m dois \u00e1tomos de hidrog\u00eanio e um \u00e1tomo de oxig\u00eanio. Na \u00e1gua pesada os hidrog\u00eanios s\u00e3o substitu\u00eddos pelo seu primo mais pesado, o deut\u00e9rio que tem um n\u00eautron extra. V\u00e1rios tipos de colis\u00f5es podem ocorrer na \u00e1gua pesada, onde os neutrinos de el\u00e9tron produzem rea\u00e7\u00f5es diferentes dos outros tipos de neutrino, o que permitia aos pesquisadores distingu\u00ed-los. Eles descobriram os dois ter\u00e7os dos neutrinos que passaram despercebidos nas experi\u00eancias anteriores e tamb\u00e9m descobriram ind\u00edcios que alguns neutrinos de el\u00e9tron estavam se transformando nos outros tipos.<\/p>\n

“Sim, foi mesmo um momento ‘eureka’. N\u00f3s conseguimos ver que os neutrinos pareciam estar se transformando de um tipo para outro”, disse McDonald hoje, durante o an\u00fancio do Nobel.<\/p>\n

O f\u00edsico Peter Wittich, atualmente na Universidade Cornell, escreveu sua tese de Ph.D. sobre os resultados do SNO, como relata\u00a0Beier, por\u00e9m teve que aguardar at\u00e9 que os pesquisadores verificassem tudo para eliminar poss\u00edveis fontes de erro em seu experimento. Ele escondeu sua tese do p\u00fablico durante um ano enquanto o SNO confirmava os resultados.<\/p>\n

O que o p\u00fablico pode n\u00e3o perceber \u00e9 que essa \u00e9 “a parte dura de qualquer experi\u00eancia”, diz Beier, sobre a elimina\u00e7\u00e3o das fontes de erros. \u201cObter uma resposta \u00e9 mais f\u00e1cil do que se assegurar que ela est\u00e1 correta”, acrescenta ele.<\/p>\n

Se os neutrinos estavam se transformando, como se confirmou posteriormente, isto tinha enormes implica\u00e7\u00f5es. Os f\u00edsicos n\u00e3o sabiam se os neutrinos tinhas massa nula, como os f\u00f3tons, ou tinham uma pequena massa. A teoria Padr\u00e3o sugeria que eles n\u00e3o tinham qualquer massa. \u00a0Turner observa: “Segundo o [ent\u00e3o] Modelo Padr\u00e3o, eles deveriam ter massa nula”. Entretanto, se os neutrinos estavam mudando de tipo do jeito que os cientistas estavam constatando, eles teriam que ter massa…<\/p>\n

Isto “deu os ind\u00edcios de uma f\u00edsica al\u00e9m do [ent\u00e3o] Modelo Padr\u00e3o”, reconta Turner, e mostrava “que ainda havia algo mais a compreender sobre part\u00edculas e for\u00e7as”.<\/p>\n

Ent\u00e3o os neutrinos podiam ter a chave para a expans\u00e3o de nossa compreens\u00e3o da mat\u00e9ria. Como os f\u00edsicos sabem que eles t\u00eam massa, ao contr\u00e1rio do que previa o [ent\u00e3o vigente] Modelo Padr\u00e3o de f\u00edsica de part\u00edculas?<\/p>\n

A f\u00edsica qu\u00e2ntica sugere que qualquer objeto, tal como um el\u00e9tron, pode agir tanto como uma part\u00edcula s\u00f3lida, quanto como uma onda. Neutrinos tamb\u00e9m. Vindos do Sol, os neutrinos podem agir como ondas e possuir caracter\u00edsticas de todos os tr\u00eas tipos de neutrinos. Quando s\u00e3o detectados em um experimento, eles s\u00e3o registrados como part\u00edculas e t\u00eam que assumir a identidade de um dos tr\u00eas tipos. As quantidades relativas dos tr\u00eas tipos de neutrinos que s\u00e3o detectados, depende das diferen\u00e7as de massas entre os tr\u00eas tipos. O fato dos neutrinos poderem ir de um tipo para o outro e serem registrados em quantidades diferentes, sugere que eles t\u00eam massas ligeiramente diferentes.<\/p>\n

Desde ent\u00e3o, segundo Beier, outros importantes experimentos sobre neutrino v\u00eam sendo feitos. O KamLAND<\/a> come\u00e7ou um pouco depois. Este confirmou que o SNO estava detectando oscila\u00e7\u00f5es de neutrinos.<\/p>\n

“N\u00f3s ficamos muito satisfeitos em termos sido capoazes de adicionar ao conhecimento mundial em um n\u00edvel muito fundamental”, declarou hoje McDonald durante o an\u00fancio do Nobel.<\/p>\n

A descoberta das oscila\u00e7\u00f5es dos neutrinos levanta um pouco mais o v\u00e9u que encobre o misterioso neutrino e, ao mesmo tempo, abre todo um novo campo de quest\u00f5es ainda sem resposta.<\/p>\n

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Ben P. Stein, diretor do Inside Science, vem cobrindo a f\u00edsica como escritor de ci\u00eancias e deitor desde 1991. Seu Twitter \u00e9 <\/em>@bensteinscience<\/a>.<\/em><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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