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Neutrinos são capturados se deslocando de uma maneira nova

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Neutrinos foram capturados se deslocando espontaneamente de uma maneira nunca antes vista. Outras observações deste comportamento podem lançar luz sobre como a matéria passou a dominar a antimatéria no universo.

Neutrinos são partículas entre as mais escorregadias conhecidas na física. Eles raramente interagem com a matéria comum, mas experiências foram criadas para detectar os flashes de luz produzida quando essa interação acontece.

Existem três tipos conhecidos de neutrino: elétron, múon e tau. Várias experiências têm encontrado evidências de que alguns deles podem, espontaneamente, se transformar em outros, um fenômeno chamado de oscilações de neutrinos. Por exemplo neutrinos do múon podem transformar-se em neutrinos de tau.

Agora, os resultados de um experimento japonês chamado T2K têm provisoriamente adicionado um novo tipo de transformação para a lista de tipos permitidos – é a metamorfose dos neutrinos de múons em neutrinos de elétrons.

O T2K gera neutrinos do múon no acelerador J-PARC em Tókio, no Japão, e os envia em um raio em direção ao detector de neutrinos Super-Kamiokande, em Kamioka, a 295 km de distância. O sistema começou a operar em fevereiro de 2010 e parou de coleta de dados em março, quando o Japão foi abalado por um terremoto de magnitude 9.

A equipe responsável pela pesquisa anunciou que seis dos neutrinos do múon que começaram em J-PARC parecem ter se transformado em neutrinos de elétrons antes de chegar a Super-Kamiokande, onde foram detectados. Esta é a primeira vez que alguém vê neutrinos de elétrons aparecerem em um feixe de partículas que começaram como neutrinos de múon.

"Isso mostra o poder do nosso projeto experimental. Com apenas 2 por cento dos dados temos a experiência mais sensível do mundo para olhar para este novo tipo de oscilação", diz o porta-voz do T2K, Takashi Kobayashi, do laboratório da KEK de física de partículas.

No entanto, o resultado ainda é provisório, devido ao número pequeno de eventos vistos e por causa da possibilidade - consideradas raras – de que neutrinos de múon poderiam ser confundidos com neutrinos de elétrons. Ainda assim, os pesquisadores dizem que erros experimentais devem chegar a apenas 1,5 eventos falsos dentro da quantidade de dados analisados. Há apenas uma chance de 0,7 por cento da produção de seis eventos falsos.

As transformações parecem estar acontecendo com relativa frequência. Isso significa que os pesquisadores serão capazes de acumular rapidamente mais eventos - uma vez que a experiência começa a correr novamente. O terremoto lançou o acelerador usado para fazer neutrinos para fora do alinhamento. Após os ajustes feitos, os pesquisadores esperam reiniciar o experimento no final do ano.

Os pesquisadores podem, eventualmente, executar novamente experiência com um feixe de múon antineutrinos para ver se o seu comportamento difere de sua matéria-normal homólogos.

Se as diferenças fossem encontradas, isso poderia ajudar explicar porque é que há uma preponderância da matéria no universo. Teorias padrão dizem que a matéria e a antimatéria foram criadas em quantidades iguais em primeiros instantes do universo, mas por razões desconhecidas, a matéria prevaleceu.

Reações envolvendo neutrinos e antineutrinos no início do universo poderiam ter distorcido a relação de produção entre matéria e antimatéria, levando o nosso universo a ser dominado pela matéria. "Você precisa de algumas novas leis da física que não são as mesmas para a matéria e a antimatéria, neutrino e física é um lugar que você poderia colocar tais leis", diz David Wark, da Imperial College London, que é membro colaborador do T2K.

A experiência norte-americana MiniBooNE recentemente encontrou indícios de uma versão de antimatéria da oscilação vista pelo T2K. MiniBooNE encontrou sinais de que muon antineutrinos, por vezes, transformam-se em antineutrinos elétron.

Mas os físicos ainda estão quebrando a cabeça com os resultados de MiniBooNE. Baseado no design do experimento, oscilações não devem ter sido vistas a menos que existam um ou mais tipos extras de neutrinos estéreis, ou seja, aqueles que são ainda mais avessos à interação com a matéria do que os neutrinos regulares.

Por outro lado, o resultado T2K pode ser acomodado sem invocar neutrinos estéreis. A colaboração T2K apresentou os novos resultados (pdf) para a Physical Review Letters.


Tradução de Juliana Miranda.
Fonte: New Scientist





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