Experimento confirma anomalia sugerindo nova partícula ou nova teoria

Redação do Site Inovação Tecnológica - 28/06/2022

O Baksan é um dos laboratórios mais profundos do mundo. No detalhe, o tanque do experimento BEST.
[Imagem: INR]

Neutrino estéril

Novos resultados experimentais reforçam uma anomalia vista em experimentos anteriores, que pode apontar para uma nova partícula elementar ainda não confirmada, o neutrino estéril.

Mas os resultados também podem indicar a necessidade de uma nova interpretação de um aspecto da física do Modelo Padrão, como a seção transversal dos neutrinos, ainda não medida com a precisão necessária.

"Os resultados são muito empolgantes. Isso definitivamente reafirma a anomalia que vimos em experimentos anteriores. Mas o que isso significa não é óbvio. Agora existem resultados conflitantes sobre os neutrinos estéreis. Se os resultados indicam que a física nuclear ou atômica fundamental é mal compreendida, isso também seria muito interessante," disse o pesquisador Steve Elliott, do Laboratório Nacional Los Alamos, nos EUA.

Os resultados foram obtidos no experimento BEST, sigla em inglês para "Experimento Baksan sobre Transições Estéreis". A quase dois quilômetros de profundidade, no Observatório de Neutrinos Baksan, nas montanhas do Cáucaso da Rússia, o experimento BEST usou 26 discos irradiados de cromo 51, um radioisótopo sintético de cromo e a fonte de 3,4 megacurie de neutrinos de elétrons, para irradiar dois tanques, um interno e outro externo, cheios de gálio, um metal prateado também usado em experimentos anteriores - embora anteriormente em uma configuração de apenas um tanque. A reação entre os neutrinos do elétron emitidos pelo cromo 51 e o gálio produz o isótopo germânio 71, que então é detectado.

A taxa medida de produção de germânio 71 foi 20-24% menor do que o esperado com base na modelagem teórica. Essa discrepância está de acordo com a anomalia observada nos experimentos anteriores.

Conjunto de discos irradiados com material radioativo, que emite os neutrinos.
[Imagem: A.A. Shikhin]

Nova partícula ou reinterpretação das teorias

Os resultados indicaram um défice de neutrinos do elétron, uma discrepância entre os resultados previstos e os resultados reais, agora conhecida como "anomalia do gálio", por causa do elemento usado no experimento.

Uma interpretação possível desse défice seriam oscilações entre os neutrinos do elétron e os procurados neutrinos estéreis - uma "oscilação" de um neutrino é na verdade uma metamorfose, em que um tipo de neutrino se transforma em outro.

Embora venham sendo levantadas dúvidas sobre a existência dos neutrinos estéreis, essas partículas hipotéticas viriam a calhar para alguns de modelos da matéria escura, uma forma hipotética de matéria que se acredita constituir a grande maioria do Universo físico. Mas essa interpretação exigirá novos experimentos, uma vez que a medição para cada tanque foi aproximadamente a mesma, mas em valores menores do que o esperado pelas teorias.

Outras explicações para a anomalia do gálio incluem a possibilidade de um mal-entendido nas interpretações teóricas que embasam a a construção do experimento.

Elliott aponta que a seção transversal do neutrino do elétron nunca foi medida nessas energias - por exemplo, uma entrada teórica para medir a seção transversal do neutrino, e que é difícil de confirmar, é a densidade eletrônica do núcleo atômico.

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