Pesquisadores que investigam os mistérios dos neutrinos revelaram o primeiro resultado de uma nova instalação subterrânea na China. O projeto alcançou as medições mais precisas já feitas de certos aspectos das partículas fantasmagóricas.

Os dados vêm do Juno, sigla em inglês para Observatório Subterrâneo de Neutrinos de Jiangmen. A instalação tem um detector de partículas construído sob cerca de 650 metros de rocha, abaixo de uma colina próxima à cidade de Kaiping, na província de Guangdong, no sul chinês.

Os achados estão descritos em um artigo que saiu na última quarta (10) na revista Nature. Eles se basearam em dados coletados no período inicial de operação do projeto, de 26 de agosto a 2 de novembro.

“Isso é importante não apenas porque os números em si são úteis para a física de neutrinos, mas porque demonstram o desempenho do Juno como um novo detector de grande escala”, afirmou o físico Yifang Wang, do Instituto de Física de Altas Energias da Academia Chinesa de Ciências em Pequim e porta-voz da colaboração Juno.

“O artigo mostra que o experimento começou com uma base sólida”, acrescentou Wang. “Os neutrinos são partículas básicas e extremamente abundantes no Universo, mas continuam entre as menos compreendidas.”

Os neutrinos podem atravessar qualquer coisa, raramente interagindo com a matéria. Trilhões deles passam pelos nossos corpos a cada segundo sem que a gente perceba.

Forjados em lugares como o núcleo do Sol e em estrelas em explosão —as supernovas—, eles existem em três tipos, ou “sabores”, e podem mudar de um para outro —processo chamado de oscilação— enquanto viajam. A diferença de massa entre eles, conhecida como ordenamento de massa, continua sendo uma questão sem resposta.

“O objetivo central do Juno é determinar o ordenamento de massa dos neutrinos. Sabemos que os neutrinos têm massa, porém desconhecemos qual estado de massa é o mais leve e qual, o mais pesado”, explicou Wang.

“Esse primeiro resultado ainda não é uma determinação da ordenação de massa. Seu valor está em validar o detector e a análise com dados reais.”

O Juno mediu 2 dos 6 parâmetros fundamentais de oscilação de neutrinos com a melhor precisão até agora, segundo Wang.

Cada tipo de partícula da matéria comum tem uma antipartícula correspondente com a mesma massa, mas carga elétrica oposta —positiva, negativa ou neutra, como é o caso dos neutrinos. Assim, cada neutrino conta com um antineutrino correspondente.

A principal abordagem do experimento Juno para medir oscilações de neutrinos é por meio da observação de antineutrinos emanados das usinas nucleares de Yangjiang e Taishan, a 52,5 km do detector. Os dois parâmetros envolviam o comportamento dos antineutrinos.

O detector Juno é um grande tanque esférico preenchido com 20 mil toneladas de um líquido orgânico que emite luz no ambiente escuro quando partículas, incluindo antineutrinos, passam por ele.

Neutrinos são partículas elementares, o que significa que não são compostos de nada menor, tornando-os um dos blocos fundamentais de construção do Universo. Como os neutrinos são eletricamente neutros, não são perturbados nem mesmo pelo campo magnético mais forte. Enquanto viajam pelo espaço, passam sem impedimentos através da matéria —estrelas, planetas e qualquer outra coisa.

Os cientistas podem rastreá-los até sua origem e, assim, aprender sobre alguns dos processos mais energéticos do Cosmos. Eles podem ser a chave para entender a origem da matéria e sua prevalência no Cosmos em relação à sua contraparte, a antimatéria, a natureza da matéria escura e da energia escura e o funcionamento interno das supernovas.

Wang disse que Juno estudará neutrinos do Sol, da Terra, da atmosfera e possivelmente de uma futura supernova.

“Enormes quantidades de neutrinos atravessam a Terra a cada segundo, contudo só uma pequena fração interage. É por isso que experimentos como o Juno precisam de detectores muito grandes, locais profundos no subsolo, blindagem cuidadosa e operação estável a longo prazo.”

Juno custou mais de US$ 300 milhões e representa uma colaboração científica internacional.

A colaboração é 1 dos 3 grandes projetos que devem moldar a física de neutrinos nas próximas décadas. Os outros dois são o Dune, sigla em inglês para Experimento de Neutrinos Subterrâneo Profundo (Estados Unidos), e o experimento Hyper-Kamiokande (Japão).

Na avaliação de Wang, os esforços se complementam. “Eles usam tecnologias e fontes distintas, então cada um traz uma perspectiva diferente para algumas das questões mais importantes da física de neutrinos. Juntos, eles fornecerão uma compreensão mais ampla e robusta das propriedades dos neutrinos.”