Cientistas debatem peso da menor partícula do Cosmo

Equipes de pesquisadores estão avaliando diversas técnicas experimentais para reforçar a precisão dos métodos laboratoriais para determinar a massa da partícula mais leve da natureza.

Apenas um experimento tentou pesar o neutrino, usando o detector Karlsruhe Tritium Neutrino (KATRIN) gigante, modelado por um dirigível, na Alemanha. No entanto, cientistas de outros centros de investigação estão explorando métodos diferentes.

Pesquisadores se reuniram em um workshop internacional, NuMass 2024, em Gênova, Itália, para aproveitar experimentos de massa de neutrinos existentes e futuros.

Três equipas relataram testes em pequena escala que demonstram a viabilidade da sua técnica, enquanto outro grupo está trabalhando numa abordagem que poderia oferecer maior eficácia, todos na esperança de competir com o KATRIN.

Os cientistas que estudam a extensão das estruturas cósmicas afirmam que os neutrinos são incrivelmente leves, pesando possivelmente apenas 0,12 electrões-volts – quatro milhões de vezes mais leves que um electrão . Se isso for preciso, o detector alemão não seria capaz de medir a massa real do neutrino.

“Preocupamo-nos que o KATRIN, apesar de ser uma grande experiência, possa não ser capaz de determinar a massa… Temos de estar preparados”, observou o físico Matteo Borghesi, da Universidade de Milão-Bicocca, na Itália, que partilhou os avanços da sua equipa num estudo com abordagem experimental diferente durante o workshop.

O KATRIN funciona estudando como o trítio, um isótopo pesado e radioativo do hidrogênio, sofre radioatividade. Através deste processo, o KATRIN procura determinar a energia mínima transportada pelo neutrino, analisando todo o espectro de energias dos electrões emitidos, que são detectados com base nos seus pontos de paragem dentro da estrutura em forma de Zepelim.

A melhor chance do detector de Karlsruhe para encontrar a massa do neutrino não é superior a 0,8 elétron-volts (eV), com uma sensibilidade ideal definida em 0,2 eV.

Quando os investigadores que atuam com o KATRIN partilharem as suas descobertas finais ainda este ano, a massa só poderá ser confirmada se estiver entre 0,2 e 0,8 eV. Para que a massa do neutrino se enquadrasse na faixa detectável do KATRIN seria necessária uma “física exótica e não trivial”, disse Olga Mena, física teórica do Instituto de Física de Partículas de Valência, Espanha, em entrevista à Nature.

A física Loredana Gastaldo, da Universidade de Heidelberg, na Alemanha, observou que o workshop NuMass surgiu num momento crucial no campo, uma vez que alguns métodos alternativos avançaram o suficiente para fazer a transição para experiências completas.

Um desses métodos é a captura de elétrons, proposta inicialmente em 1981 por Alvaro de Rujula, físico teórico do CERN. Apesar das tentativas iniciais, a ideia ficou adormecida até o final da década de 1990, quando Gastaldo e Nucciotti Agelo Enrico Lodovico, da Universidade de Milão Bicocca, a revisitaram, apenas para abandoná-la devido ao subfinanciamento.

Outras iniciativas como a experiência do Projeto 8, revelada pela física Juliana Stachurska do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), juntamente com uma abordagem potencial chamada PTOLEMY, destacam a diversidade de caminhos explorados no campo.