Neutrinos: a partícula fantasma que a ciência finalmente está pesando

O que você precisa saber

• Neutrinos são partículas “fantasmas” que atravessam nosso corpo aos trilhões por segundo.
• Eles são tão leves que os cientistas achavam que não tinham massa alguma.
• O experimento KATRIN, na Alemanha, descobriu que eles são pelo menos um milhão de vezes mais leves que um elétron.
• Entender o peso dessas partículas pode ajudar a desvendar o mistério da matéria escura no universo.

Eles passam por você a uma taxa de cerca de cem trilhões a cada segundo. Isso significa que, enquanto você lê esta frase, cerca de 12 quatrilhões dessas partículas já atravessaram seu corpo! Mas não se preocupe, você não sentirá absolutamente nada. Os neutrinos são tão relutantes em interagir com a matéria comum que a Terra inteira, e você também, são essencialmente transparentes para eles.

Apesar de serem verdadeiros “fantasmas” cósmicos, nascidos no coração das estrelas e em explosões de supernovas, essas partículas minúsculas estão ajudando a moldar a estrutura em grande escala do nosso universo. E, neste exato momento, uma máquina de 70 metros de comprimento na Alemanha está fazendo algo que parece impossível: tentando pesá-los.

A balança mais precisa do mundo

O experimento KATRIN (KArlsruhe TRItium Neutrino experiment) é diferente de qualquer outra coisa na física. Alojado no Instituto de Tecnologia de Karlsruhe, na Alemanha, ele tem o comprimento de um avião Boeing 747 e levou anos para ser montado. Em uma das extremidades, há uma fonte intensa de trítio, que é um tipo radioativo de hidrogênio. Na outra ponta, fica um espectrômetro gigante de dez metros de largura.

Para entender como isso funciona, imagine que você está tentando pesar um grão de poeira que está grudado em uma bola de boliche. Quando o trítio decai (ou seja, se transforma em outro elemento), ele libera um elétron e um neutrino. Se o neutrino tiver massa, ele “rouba” uma pequena fração da energia disponível, deixando o elétron um pouquinho mais lento. Ao medir a velocidade exata desse elétron, os físicos conseguem deduzir o peso do neutrino sem nunca precisar detectá-lo diretamente.

O incrível neutrino encolhendo

Usando dados coletados ao longo de 259 dias, a equipe do KATRIN estabeleceu um novo limite para o peso dessas partículas. Eles descobriram que a massa do neutrino deve ser menor que 0,45 elétron-volts. Em termos práticos, isso é cerca de 8 × 10⁻³⁷ quilogramas. Para colocar isso em perspectiva, um elétron já é incrivelmente leve, mas um neutrino é pelo menos um milhão de vezes mais leve que ele!

Comparado com as medições anteriores feitas em 2022, esse limite máximo de massa foi cortado quase pela metade. E o mais impressionante é que a equipe analisou apenas um quarto de todos os dados que o experimento espera coletar até o final de suas operações em 2025.

O mistério da matéria escura

O grande quebra-cabeça para os cientistas é entender por que os neutrinos são tão extraordinariamente leves em primeiro lugar. Explicar essa enorme diferença entre a massa deles e a de outras partículas é uma das questões mais urgentes da física fundamental hoje. É quase certo que precisaremos de uma “nova física”, além do que já compreendemos, para explicar isso.

Mas o trabalho do KATRIN não termina por aí. A partir de 2026, um novo sistema de detecção chamado TRISTAN será instalado, voltando o experimento para a caça aos chamados “neutrinos estéreis”. Essas são partículas hipotéticas que interagiriam de forma ainda mais fraca do que os neutrinos comuns. Se eles existirem, são fortes candidatos para explicar a matéria escura, a substância invisível que compõe a maior parte da massa do nosso universo.

E não se esqueça, mantenha sempre seus olhos no céu!

Perguntas frequentes

O que é um neutrino?
É uma partícula subatômica minúscula, sem carga elétrica, que viaja quase à velocidade da luz e raramente interage com a matéria comum.

De onde vêm os neutrinos?
Eles são produzidos em reações nucleares, como as que acontecem no núcleo do Sol, em explosões de estrelas (supernovas) e até mesmo em reatores nucleares na Terra.

Por que é importante saber o peso do neutrino?
Porque eles são as partículas com massa mais abundantes do universo. Saber o peso exato deles ajuda os cientistas a entenderem como o universo se formou e a desvendar o mistério da matéria escura.