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Observatório de Neutrinos IceCube detecta evento de partículas raras de origem extraterrestre

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15 de Março de 2021
Chegada de partícula antineutrino de elétron foi detectada pelo Observatório IceCube.
Créditos: Getty Images

A ocorrência de um evento raro previsto por um ganhador do Prêmio Nobel há mais de meio século foi confirmada por um grupo internacional de cientistas do Observatório de Neutrinos IceCube, de acordo com um novo artigo publicado na revista Nature.

Por Micah Hanks

Segundo a equipe de cientistas, a instalação do polo Sul conseguiu detectar a chegada de um antineutrino de elétron de origem extraterrestre que, após viajar em direção à Terra quase à velocidade da luz, colidiu com um elétron para produzir um bóson W, resultando em um evento de ressonância Glashow. O bóson W, descoberto pela primeira vez em 1983, é uma partícula fundamental responsável pela força fraca junto com sua contraparte, o bóson Z. A força fraca, junto com a forte, gravitacional e eletromagnética, compreende as quatro forças primárias que governam os fenômenos observados em nosso universo e seu comportamento.

No entanto, o ganhador do Prêmio Nobel, Sheldon Glashow, previu a ocorrência de eventos de ressonância, como o detectado pelo IceCube, já em 1960, embora não tivesse previsto o quão pesado o bóson W acabaria se revelando. Por conta disso, para um evento de ressonância Glashow ocorrer, seria necessário um neutrino com uma energia tremenda - quase 1000 vezes mais forte do que o que o Grande Colisor de Hádrons pode alcançar - que não pode ser produzida artificialmente na Terra. Isso só poderia ser alcançado se uma partícula poderosa fosse lançada em direção à Terra de uma escala cataclísmica de algum lugar do espaço.

Isso é precisamente o que ocorreu no início de dezembro de 2016, quando um antineutrino de elétron veio arremessado em direção à Terra com a energia de 6.3 petaeletronvolts (ou PeV). Acredita-se que a fonte da partícula extraterrestre supercarregada possa ter sido produzida por um buraco negro supermassivo ou algum evento cósmico semelhante. De acordo com o estudante de graduação da RWTH Aachen, Christian Haack, que trabalhou no projeto, “Agora podemos detectar eventos individuais de neutrinos que são inequivocamente de origem extraterrestre”, e que “(...) o experimento confirmou a viabilidade da astronomia de neutrinos, do tipo que só pode ser alcançado atualmente com a ajuda do IceCube.”


O Observatório de Neutrinos IceCube, no polo Sul, vista em 2009.
Fonte: Wikimedia Commons 3.0

O primeiro detector desse tipo, o Observatório de Neutrinos IceCube, foi lançado em 2005 e, no ano seguinte, já era reconhecido como o maior telescópio de neutrinos do mundo. O IceCube foi projetado para sondar a existência de partículas subatômicas chamadas neutrinos. Embora quase sem massa, essas partículas têm energia muito alta e ajudam os físicos a aprender sobre algumas das forças mais cataclísmicas do universo, desde a força sem precedentes de supernovas violentas até explosões de raios gama, buracos negros e estrelas de nêutrons distantes.

IceCube é um componente de um experimento em andamento com diversos objetivos, entre os quais alcançar um melhor entendimento sobre a matéria escura, um dos fenômenos mais misteriosos e pouco compreendidos em nosso universo. O projeto envolve cerca de 300 físicos de uma dezena de países ao redor do mundo, com financiamento primário fornecido pela National Science Foundation. Antes dos resultados do novo estudo, as medições existentes não tinham sensibilidade suficiente para distinguir entre neutrinos e antineutrinos. Os cientistas envolvidos no estudo observam que seus resultados indicam a primeira medição direta conhecida do lado antineutrino do “fluxo de neutrinos” na astrofísica, que essencialmente descreve o fluxo de partículas que os físicos são capazes de detectar através da presença de neutrinos.

O estudo é um primeiro passo importante para distinguir entre os dois tipos diferentes de partícula, embora mais dos misteriosos eventos de ressonância de Glashow devam ser observados no futuro para que os físicos possam ter uma compreensão mais completa dos processos em funcionamento. O estudo, intitulado “Detecção de uma chuva de partículas na ressonância Glashow com IceCube”, foi publicado em 10 de março de 2021 e apareceu na revista Nature como uma publicação da The IceCube Collaboration.

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