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‘Como colocar um microscópio no núcleo do sol’: o primeiro detector de neutrinos baseado no espaço do mundo é lançado em órbita
O primeiro detector de neutrinos baseado no espaço do mundo foi lançado ao espaço na semana passada para estudar partículas de neutrinos indescritíveis que bombardeiam constantemente a Terra. A missão testará tecnologias que poderão ajudar os investigadores no futuro a desvendar processos ocultos que ocorrem nas profundezas do sol.
O detector, feito de cristais de gálio e tungstênio, está embutido em um 3U cubosat (cerca de 12 polegadas de comprimento e 4 polegadas de largura, o equivalente a 30 e 10 centímetros), que orbitará o planeta a uma altitude de 310 milhas (500 quilômetros) por cerca de dois anos. O pequeno instrumento entrou em órbita na missão espacial SpaceX CAS500-2 em 3 de maio.
Neutrinos são partículas quase sem massa que emergem durante a decadência nuclear natural, em reações de fissão nuclear, como as que ocorrem em reatores nucleares, e em processos de fusão nuclear dentro de estrelas. Apesar de serem as partículas mais abundantes do universo (dezenas de trilhões de neutrinos passam pelo seu corpo a cada segundo, segundo o Departamento de Energia dos EUA)os neutrinos são notoriamente difíceis de detectar.
Deles natureza indescritível é causado por sua massa quase imperceptível e pela falta de carga elétrica. Para registrar a presença de neutrinos na Terra geralmente são necessários detectores enormes enterrados no subsolo. As reações esparsas do neutrino com a matéria são causadas pela força nuclear fracaque orienta o processo de decaimento radioativo.
Quando um neutrino interage com os núcleos dos átomos, ele se transforma em um elétron e em algumas partículas mais exóticas, conhecidas como múons e partículas tau. Para garantir que os múons e elétrons detectados pelos detectores realmente provêm de interações de neutrinos, os detectores precisam ser colocados no subsolo, onde outras partículas cósmicas não conseguem alcançar. O maior detector de neutrinos do mundo, o Observatório Subterrâneo de Neutrinos de Jiangmen, na China, está enterrado a 700 metros de profundidade. O Observatório de Neutrinos IceCube no Pólo Sul fica ainda mais profundo – entre 1.450 e 2.450 metros (4.750 e 8.040 pés) de profundidade no manto de gelo.
O universo está inundado de neutrinos que viajam pelo espaço desde o Big Bang. Mas muitos também vêm de dentro do sol. No entanto, outras chegam ao nosso planeta depois de serem lançadas no espaço em explosões distantes de supernovas (as explosões finais de estrelas que ficam sem combustível nos seus núcleos).
As altas concentrações de neutrinos perto do Sol é o que interessa a Solomey. O detector Snappy, atualmente em testes em órbita, tem um propósito simples – validar que a detecção de neutrinos no espaço funciona. O detector à base de gálio a bordo do cubesat também é mais sensível aos impactos de neutrinos do que os detectores à base de argônio usados principalmente em Terra.
Solomey espera que, se a experiência for bem sucedida, poderá persuadir a NASA a colocar um detector de neutrinos numa possível missão futura em direcção ao Sol.
“Poderíamos fazer uma enorme quantidade de detecções de interação de neutrinos solares, mas também poderíamos aumentar a resolução da posição para obter a imagem das camadas de fusão solar que estão ao redor do núcleo”, explicou Solomey. “Poderíamos estudar a física das partículas, o transporte dos neutrinos solares à medida que eles saem do Sol e se dirigem para o espaço profundo e alguns deles vão em direção à Terra”.
Devido à sensibilidade excepcional do detector baseado em gálio, Solomey acredita que a equipe poderá ser capaz de detectar até mesmo os neutrinos menos energéticos que escapam à detecção baseada na Terra.
Neutrinos vêm em diferentes “sabores“com base nos processos que os criaram. Solomey acredita que, ao analisar em massa o fluxo de neutrinos que flui do Sol, os pesquisadores poderiam abrir uma janela única para os processos de fusão vitais que ocorrem nas profundezas do núcleo da estrela, longe do alcance de quaisquer instrumentos científicos feitos pelo homem.
Como os neutrinos mal interagem com a matéria, eles emergem das imensas profundezas do Sol segundos após nascerem, disse Solomey. Por outro lado, os cientistas estimam que são necessários cerca de 100 mil anos para a matéria física borbulhar nos 700 mil quilómetros desde o núcleo do Sol até à sua superfície.
“É como colocar um microscópio no núcleo do Sol”, disse Solomey. “Existem diferentes tipos de processos de fusão que ocorrem em diferentes camadas distantes do núcleo do Sol, e poderíamos observar e estudar a estrutura do núcleo de fusão solar observando estes diferentes tipos de neutrinos.”
