Físicos detectam neutrinos pela primeira vez usando o Grande Colisor de Hádrons
Na semana passada, uma equipe de físicos trabalhando no Grande Colisor de Hádrons do CERN anunciou a primeira detecção de neutrinos da instalação, que são algumas das partículas menores e de interação mais fraca já comprovadas.
Os neutrinos são basicamente onipresentes no universo, mas apenas nas condições certas eles interagem com a matéria comum. Trilhões de neutrinos estão passando por seu corpo enquanto você lê esta frase. Mas, para realmente "ver" as partículas, os físicos precisam construir detectores massivos em condições extremamente isoladas.
Os detectores de neutrino foram enterrados em gelo com quilômetros de profundidade ou submersos no lago mais profundo do mundo , por exemplo. Mas a detecção recente - publicada na Physical Review D na semana passada - inverte esse script, pois é o primeiro a sair de um colisor.
“Antes deste projeto, nenhum sinal de neutrinos foi visto em um colisor de partículas”, disse o co-autor do estudo Jonathan Feng, físico da Universidade da Califórnia- Irvine e co-líder da colaboração que geriu o experimento, em um comunicado de imprensa . “Este avanço significativo é um passo em direção ao desenvolvimento de uma compreensão mais profunda dessas partículas indescritíveis e do papel que desempenham no universo.”
As partículas foram detectadas por uma corrida piloto de um detector de emulsão chamado FASER , um experimento de física de partículas no Large Hadron Collider. Os detectores de emulsão são uma forma de procurar por partículas superpequenas, como as coisas desconhecidas que constituem a matéria escura.
O detector piloto FASER era feito de placas alternadas de chumbo e tungstênio (101 e 120 delas, respectivamente), cada uma contendo um número correspondente de filmes de emulsão. Os neutrinos produzidos pelas reações no Grande Colisor de Hádrons se chocam com os núcleos de metal pesado do FASER, deixando marcas de sua presença nas camadas de emulsão.
O FASER é um precursor do FASERnu, um experimento planejado que será mais reativo e perspicaz do que o piloto atual . Além de estudar as interações de neutrinos de alta energia, o FASERnu também foi projetado para procurar novas partículas elementares fracamente acopladas e candidatos à matéria escura, como os fótons escuros.
“Dada a potência de nosso novo detector e sua localização privilegiada no CERN, esperamos ser capazes de registrar mais de 10.000 interações de neutrinos na próxima execução do LHC, começando em 2022”, disse David Casper, também físico da UC- Irvine, co-líder da FASER e co-autor do novo artigo, no mesmo lançamento. “Vamos detectar os neutrinos de maior energia que já foram produzidos a partir de uma fonte de fabricação humana.”
O FASERnu está sendo instalado no Large Hadron Collider este ano e começará sua coleta de dados no próximo ano, coincidindo com a terceira execução do colisor. O FASERnu também incluirá dados sobre o tipo de neutrinos que detecta, bem como seus sabores. Em 2024, muitas das partículas cada vez menores - e novos detalhes sobre suas identidades - serão documentadas.
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