A descoberta dos neutrinos revolucionou a física. Graças a essas partículas elementares, nascidas no processo de transformações nucleares, foi possível explicar de onde vem a energia do Sol e quanto tempo ainda falta para viver. RIA Novosti fala sobre as características dos neutrinos solares e por que eles devem ser estudados.
Por que o sol brilha
Os físicos adivinharam a existência de uma misteriosa partícula elementar com carga zero emitida durante o decaimento radioativo desde os anos 1930. O cientista italiano Enrico Fermi o chamou de um pequeno nêutron - neutrino. Essa partícula (então ainda hipotética) ajudou a entender a natureza da luminosidade do Sol.
Segundo cálculos, cada centímetro quadrado da superfície da Terra recebe duas calorias do Sol por minuto. Conhecendo a distância da estrela, não foi difícil determinar a luminosidade: 4 * 1033 erg. De onde vem - esta pergunta não foi respondida por muito tempo. Se o sol, que é composto principalmente de hidrogênio, simplesmente se queimasse, ele não teria existido por dez mil anos. Considerando que o volume diminui durante a combustão, o Sol deve, ao contrário, ser aquecido pelas forças da gravidade. Nesse caso, ele se extinguiria em cerca de trinta milhões de anos. E como sua idade é superior a quatro bilhões de anos, ele é uma fonte constante de energia.
Essa fonte em temperaturas monstruosas dentro de uma estrela pode ser a reação de fusão do hélio de dois prótons que entram no núcleo de hidrogênio. Nesse caso, muita energia térmica é liberada e uma partícula de neutrino é formada. Com base em seu tamanho, o Sol pode queimar por dez bilhões de anos antes de finalmente esfriar, tornando-se uma gigante vermelha.
Para se convencer da validade dessa hipótese, foi necessário registrar neutrinos nascidos no interior do Sol. Cálculos mostraram que seria difícil fazer isso, já que a partícula interage muito fracamente com a matéria e tem uma capacidade de penetração incrível. Quando nasce, não reage com mais nada e chega à Terra em oito minutos. Quando o sol brilha, cada centímetro quadrado de nossa pele é perfurado por cerca de cem bilhões de neutrinos por segundo. Mas não percebemos isso. Fluxos de partículas passam facilmente por planetas, galáxias, aglomerados de estrelas. Aliás, os neutrinos relíquia nascidos nos primeiros segundos do Big Bang ainda estão voando pelo Universo.
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Pego por veneno, água e metal
Apesar da inércia, os neutrinos às vezes ainda colidem com átomos da matéria. Existem apenas alguns desses eventos por dia. Se você proteger o detector de fótons, radiação cósmica, radioatividade natural, o resultado das colisões pode ser registrado. É por isso que as armadilhas de neutrinos são colocadas no subsolo ou em túneis de montanha.
O primeiro método de registro de neutrinos solares foi proposto em 1946 pelo físico italiano Bruno Pontecorvo, que trabalhava em Dubna, perto de Moscou. Ele escreveu uma reação simples da interação de uma partícula com um átomo de cloro, resultando no nascimento do argônio radioativo. Uma instalação desse tipo foi construída no laboratório subterrâneo Homestake, nos Estados Unidos, onde neutrinos solares foram registrados pela primeira vez em 1970. Em 2002, o físico Raymond Davies, que recebeu esses resultados, recebeu o Prêmio Nobel.
Vadim Kuzmin, do Instituto de Pesquisa Nuclear da Academia Russa de Ciências, inventou uma maneira de detectar a passagem de neutrinos por uma solução de gálio. Como resultado da colisão de partículas com átomos desse elemento, o germânio radioativo é formado. Desde 1986, um detector baseado neste princípio está operando no Observatório Baksan Neutrino (Norte do Cáucaso) como parte do experimento conjunto SAGE nos EUA.
Um ano antes, as observações de neutrinos haviam começado na instalação de Kamiokande, no Japão, onde o detector era água, que brilhava em azul quando os elétrons nasceram. Esta é a chamada radiação Cherenkov.
Neutrinos solares são perdidos e encontrados
Quando cientistas de diferentes países acumularam dados sobre o número de reações dos neutrinos com a matéria, descobriram que eles são duas a três vezes menores do que a teoria sugere. O problema da deficiência de neutrino surgiu. Para resolvê-lo, foi proposto baixar a temperatura do Sol e, de forma geral, mudar as idéias sobre ele. Demorou três décadas para encontrar a resposta e, em vez de apresentar um novo modelo de nossa estrela, os físicos criaram uma nova teoria dos neutrinos.
Descobriu-se que, no caminho da estrela para a Terra, as partículas são capazes de reencarnar em suas várias modificações. Este fenômeno foi denominado oscilação de neutrinos. Em 2015, o Prêmio Nobel foi concedido por sua confirmação e as experiências no Observatório Baksan Neutrino tiveram um papel decisivo. Agora eles estão planejando construir um detector universal que registrará todos os tipos de neutrinos e antineutrinos de todas as fontes: o Sol, o centro da Galáxia, a partir do núcleo da Terra.
Se os físicos estudaram inicialmente os neutrinos para entender melhor o Sol e a fusão termonuclear que nele ocorre, agora essa partícula fundamental interessou a si mesma os cientistas. Sabe-se que a massa dos neutrinos é muito pequena, mas ainda não foi calculada com certeza. E isso é importante para entender a natureza da massa oculta do Universo. Suspeita-se também da existência de um neutrino estéril, interagindo com a matéria apenas por meio da gravidade. Os astrônomos têm grandes esperanças na física dos neutrinos, uma vez que lhes permite olhar para as entranhas de estrelas e buracos negros para aprender sobre a origem do espaço. Os segredos dos neutrinos continuam a ser compreendidos em muitos observatórios do mundo, incluindo aqueles localizados nas águas do Lago Baikal e na geleira da Antártica.
Tatiana Pichugina
