2522: Físicos conseguiram calcular a massa da mais pequena “partícula-fantasma” (ou quase)

CIÊNCIA

DESY/Science Communication Lab

Estamos cheios de neutrinos. Estão em toda parte, quase indetectáveis, voando através da matéria normal. Não sabemos nada sobre eles – nem mesmo o quão pesados são.

Porém, sabemos que os neutrinos têm o potencial de alterar a forma de todo o universo. E como têm esse poder, podemos usar a forma do universo para pesá-los – como uma equipa de físicos já fez.

Por causa da Física, os comportamentos das menores partículas alteram o comportamento de galáxias inteiras e outras estruturas celestes gigantes. Num novo artigo, que será publicado numa edição da revista especializada Physical Review Letters, os investigadores usaram esse facto para calcular a massa do neutrino mais leve a partir de medições precisas da estrutura em larga escala do universo.

Os físicos recolheram dados sobre os movimentos de aproximadamente 1,1 milhões de galáxias do Baryon Oscillation Spectroscopic Survey, misturaram-nos com outras informações cosmológicas e resultados de experiências com neutrinos de escala muito menor na Terra, colocando, por fim, toda essa informação num supercomputador.

“Utilizamos mais de meio milhão de horas de computação para processar os dados”, disse em comunicado o co-autor do estudo, Andrei Cuceu, um estudante de doutorado em astrofísica da University College London. “Isso equivale a quase 60 anos num único processador”

O resultado não ofereceu um número fixo para a massa do tipo mais leve de neutrino, mas perto: aquela espécie de neutrino tem uma massa não superior a 0,086 electrão-volts (eV), ou cerca de seis milhões de vezes menos que a massa de um único electrão.

Apesar deste número estabelecer um limite superior para a massa das espécies mais leves de neutrino, não estabelece um limite inferior. É mesmo possível que não tenha massa nenhuma. O que os físicos sabem é que pelo menos duas das três espécies de neutrinos precisam de ter alguma massa e que há uma relação entre as suas massas.

As três massas das espécies de neutrinos não se alinham com os três sabores de neutrino: electrão, muão e tau. De acordo com o Fermilab, cada sabor de neutrino é composto de uma mistura quântica das três massas. Assim, um certo neutrino tau tem um pouco de espécia 1, um pouco de espécie 2 e um pouco de espécie 3. Essas diferentes espécies de massa permitem que os neutrinos saltem de um lado para o outro entre os sabores, como uma descoberta de 1998 – Prémio Nobel de Física – mostrou.

Os físicos podem nunca conseguir identificar com precisão as massas das três espécies de neutrinos, mas podem aproximar-se. A massa continuará a diminuir à medida que as experiências na Terra e as medições no Espaço melhorem.

E quanto melhor os físicos puderem medir esses componentes minúsculos e omnipresentes do nosso Universo, melhor a Física será capaz de explicar como tudo se encaixa.

ZAP //

Por ZAP
27 Agosto, 2019

 

1246: Cientistas do CERN podem ter descoberto nova “partícula fantasma”

inphoar / Deviant Art
Conceito artístico dos fenómenos que ocorrem no Large Hadron Collider (LHC), acelerador de partículas do CERN

Ainda não está confirmado, mas o Grande Colisionador de Hadrões pode ter detectado uma nova e inesperada partícula. Os teóricos estão entusiasmados, enquanto os experimentalistas se mostram cépticos. Os cientistas investigam agora se a partícula, apelidada de “partícula fantasma”, foi realmente identificada no acelerador de partículas do CERN. 

Recorrendo ao Compact Muon Solenoid (CMS), detector multi-funcional do acelerador, a equipa de cientistas diz ter encontrado um sinal que pode ser o cartão de visita de uma nova partícula com o dobro da massa de um átomo de carbono. No entanto, e justificando o cepticismo, a “partícula fantasma” não encaixa nas teorias.

Por esse mesmo motivo, e de acordo com o artigo disponibilizado em pré-publicação no arXiv, a confirma-se a sua existência, a partícula pode causar algum alvoroço na Física. A publicação terá agora que passar pela revisão dos pares.

“Eu diria que os teóricos estão entusiasmos e os experimentalistas estão muito cépticos”, disse Alexandre Nikitenko, teórico da equipa do CMS que analisou os dados recolhidos, em declarações ao The Guardian. “Como físico, devo ser muito crítico, mas, como autor da análise, devo ter algum optimismo também”.

Apesar de a equipa de cientistas ter discutido os novos dados recolhidos, pode levar bastante tempo até que descubra se a “partícula fantasma” é ou não efectivamente real. A descoberta sugere uma acumulação de muões – electrões pesados – no interior do CSM.

De acordo com a publicação, a partícula tem uma massa de 28 GeV, que corresponde a um quarto da massa do Bosão de Higgs (125 GeV) – partícula que sabemos existir desde 2013 graças ao LHC, tendo depois sido celebrizada como a “Partícula de Deus“.

Confirmar se esta partícula é ou não real não será tarefa fácil, podendo mesmo levar um ano para o conseguir. No entanto, e tal como nota o Science Alert, a sua confirmação não será exactamente uma mudança fracturante no campo da Física.

Contudo, e tal como explicaram os cientistas a sua existência é um fenómeno “estranho”, uma vez que uma massa foi formada onde não era expectável encontrar nenhuma massa. O sinal detectado pode ser apenas uma falha, resultante do ruído aleatório do LHC.

Como são detectadas as novas partículas

Localizado na fronteira entre a França e a Suíça, o LHC cria novas partículas ao esmagar protões subatómicos a uma velocidade semelhante à da luz. Quando estas partículas se encontram, a energia da colisão é convertida em massa e, aí, as partículas ficam em linha com a célebre equação de Einstein (E=mc2), como explica o diário britânico.

Muitas das partículas criadas no LHC são altamente instáveis, decaindo imediatamente para partículas mais leve e estáveis como os fotões e electrões. E é exactamente por estas partículas que os cientistas procuram: um excesso de fotões e electrões pode denotar, aparentemente e de acordo com um impacto registado nos dados recolhidos, a existência de uma nova partícula.

Mas, e como seria esperar da Física de partículas, descobrir uma partícula não é tão simples quanto isso. Os progressos registados podem ser apenas flutuações estatística que vão surgindo de forma mais habitual do que os físicos gostariam.

Por tudo isto, a melhor forma de validar uma nova partícula passa incontornavelmente por analisar mais dados. Só assim é que o “lixo” estatístico acaba por desvanecer – e é exactamente isso que os cientistas farão agora com os dados da “partícula fantasma”.

É ainda muito cedo para nos deixamos levar por todo o entusiasmo dos novos dados, ficando, para já, a descoberta por confirmar. No entanto, há uma coisa que é certa – este é um grande momento para Física.

SA, ZAP // IFLScience / ScienceAlert

Por SA
6 Novembro, 2018

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756: Descoberta origem das “partículas-fantasma” que atingiram a Antárctida o ano passado

Felipe Pedreros / IceCube / NSF
O IceCube Neutrino Observatory, na Estação Científica Internacional Scott-Amudsen, no Polo Sul

Uma equipa internacional de cientistas descobriu no espaço profundo a origem dos neutrinos – partículas subatómicas capazes de percorrer milhões de anos-luz e atravessar toda a matéria – que foram detectados em Setembro na Antárctida.

Segundo anuncia uma equipa de cientistas, em um estudo publicados esta quinta-feira na revista Science, os neutrinos detectados no Pólo Sul em Setembro tiveram origem numa galáxia elíptica a quatro mil milhões de anos-luz da Terra, que gira em torno de um buraco negro super-massivo – um fenómeno conhecido como ‘blazar‘.

Os neutrinos foram registados pelo detector de partículas Icecube, uma rede de mais de 5.000 sensores de luz dispostos numa grelha a mais de um quilómetro de profundidade, enterrado no gelo do Pólo Sul.

Quando um neutrino interage com o núcleo de um átomo, cria uma segunda partícula que, por sua vez, gera um cone de luz azul que é detectado pelo Icecube. Como a segunda partícula e a luz que gera mantêm o mesmo trajecto do neutrino, é possível aos cientistas detectar onde começou esse trajecto.

O Icecube está sempre a examinar o céu, mas na maior parte dos casos, os neutrinos que detecta são partículas de baixa energia, criadas por colisões de partículas subatómicas provenientes de raios cósmicos com núcleos de átomos na atmosfera terrestre.

Apesar de ser o maior do mundo no seu género, desde que começou a funcionar em 2013, o Icecube só conseguiu detectar 82 neutrinos de alta energia. Para identificar a origem do neutrino que atravessou o Universo, foi usada uma rede de instituições e investigadores, incluindo os que trabalham com alguns dos maiores telescópios do mundo.

A ‘blazar’ identificada já é conhecida dos astrónomos, que a designam apenas por uma referência alfanumérica, e caracteriza-se por gerar jactos de partículas altamente energéticas que apontam para a Terra.

Os neutrinos, que os cientistas designam como “partículas fantasma” porque quase não têm massa, são altamente voláteis, praticamente não interagem com a matéria e não são afectadas por campos magnéticos. É isso que explica que os misteriosos neutrinos possam percorrer distâncias inimagináveis sem nunca mudar de direcção.

Foi em 1912 que o físico austríaco Victor Hess provou que as partículas ionizadas que os cientistas encontravam na atmosfera vinham do espaço.

A carga energética das partículas dos raios cósmicos podem ser até centenas de milhões de vezes mais poderosas do que os seres humanos conseguem criar, como as que emanam do acelerador de partículas do CERN, na Suíça.

Na Via Láctea não se conhece nada que consiga gerar forças tão poderosas, e a origem dos neutrinos detectados na Terra era até agora um mistério.

ZAP // Lusa

Por Lusa
12 Julho, 2018

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