Estudo de Físicos na Alemanha Estabelece Um Novo Limite Máximo Para a Massa do Neutrino

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[Imagem: M. Zacher/KATRIN]

Visão geral do experimento Katrin.

No dia de ontem (11/04), o portal Inovação Tecnológica informou que Físicos estabeleceram um novo limite máximo para a massa do neutrino: 0,45 elétron-volt (eV), o que é pouco mais da metade da última análise, publicada há três anos, quando ficou demonstrado que o neutrino pesa menos do que 0,8 elétron-volt.

 

De acordo com a nota do portal, os neutrinos, partículas elementares eletricamente neutras, são as partículas mais abundantes no Universo - meio bilhão deles atravessam nosso corpo a cada segundo. No entanto, sua massa exata permanece um dos grandes mistérios da física.

 

Existem três sabores (tipos) distintos: Neutrino do elétron, neutrino do múon e neutrino do tau. Esses sabores "oscilam", no sentido de que um neutrino pode se transformar em cada um dos tipos à medida que viaja, o que é uma evidência convincente de que os neutrinos têm massa.

 

Isso é um enigma porque, embora a descoberta de que os neutrinos têm massa tenha rendido o Nobel de Física de 2015, isso contradiz a suposição original do Modelo Padrão da física, que afirma que neutrinos não têm massa.

 

Assim, todas as atenções têm-se voltado para as tentativas de pesar o neutrino. Esta nova medição, assim como a anterior, foi feita pelo Experimento Katrin (Karlsruhe Tritium Neutrino), na Alemanha.

 

[Imagem: Katrin/APS/Alan Stonebraker e Katrin/Leonard Köllenberger]

Como a massa do neutrino é medida.

O experimento KATRIN determina a massa do neutrino analisando o decaimento beta do trítio, ou trício (3H). Durante esse decaimento, um nêutron se transforma em um próton, emitindo um elétron e um antineutrino do elétron, ou seja, a versão de antimatéria do neutrino.

 

Ao analisar a distribuição da energia total do decaimento entre o elétron emitido e o antineutrino do elétron, a massa do neutrino pode ser inferida. Ao longo de 259 dias, entre 2019 e 2021, a Colaboração KATRIN mediu a energia de aproximadamente 36 milhões de elétrons - um conjunto de dados seis vezes maior do que as rodadas anteriores.

 

Os resultados estabelecem o limite superior mais rigoroso, baseado em laboratório, para a massa efetiva do neutrino do elétron, situando-a em < 0,45 eV, com um nível de confiança de 90% - isso corresponde a 8 x 10-37 quilogramas.

 

"A campanha de medição da massa do neutrino do experimento KATRIN terminará em 2025, após atingir 1.000 dias de aquisição de dados," disse Loredana Gastaldo. "A análise do conjunto completo de dados obtido neste grande projeto permitirá estimar a massa efetiva do neutrino do elétron próxima ao valor projetado de 0,3 eV, com um nível de confiança de 90%.

 

Mas o desafio pode ser substancial quando pensamos em construir experimentos mais precisos. Observe que, acima, dissemos tratar-se do limite mais rigoroso obtido em laboratório. Ocorre que, embora por meios menos diretos, é possível estimar a massa do neutrino por observações cosmológicas. E os dados combinados de tudo o que já se fez nessa área até agora indicam que a massa do neutrino deve estar por volta de 0,05 eV, ou seja, quase dez vezes menor do que a medição obtida agora.

 

Saibam mais:

 

Artigo: Direct neutrino-mass measurement based on 259 days of KATRIN data

Autores: Max Aker et al.

Revista: Science

Vol.: 388, Issue 6743 pp. 180-185

DOI: 10.1126/science.adq9592

 

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