Físicos que descobriram a massa de neutrinos levam Prêmio Nobel

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Partículas-fantasma que quase não interagem com matéria desafiam teoria.

Arthur B. McDonald e Takaaki Kajida conduziram experimentos de detecção.

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Do G1, em São Paulo
06/10/2015 06h53 - Atualizado em 06/10/2015 11h26
Postado às 16h40m

O Prêmio Nobel de Física de 2015 foi concedido a Arthur B. McDonald, 72, da Queen's University, do Canadá, e Takaaki Kajida, 56, da Universidade de Tóquio, Japão pela descoberta de que os neutrinos, um tipo de partícula elementar, mudam de classe e possuem massa.

Os dois pesquisadores dividem os 8 milhões de coroas suecas (US$ 963 mil) do prêmio. Ambos trabalharam em experimentos importantes para detectar e estudar essas partículas, muito difícieis de capturar por não possuírem carga elétrica e terem massa extremamente leve.

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O estudo de neutrinos que se deslocam no espaço e atravessam a Terra como fantasmas era um quebra-cabeça para a física antes dos trabalhos de McDonald e Kajida. Físicos acreditavam que essas partículas, prduzidas no Sol e por raios cósmicos que incidem sobre a atmosfera terrestre, estavam sumindo durante a trajetória, pois boa parte delas não estava sendo detectada.

Neutrinos são as partículas elementares conhecidas mais numerosas do Universo depois dos fótons, as partículas de luz, e chegam à Terra vindas de todos os lados. Nossos corpos são atravessados por trilhões deles a cada segundo.

Cientistas haviam calculado quantas das partículas solares deveriam chegar à Terra, mas os primeiros experimentos de detecção só acharam um terço dos neutrinos esperados, e os físicos não sabiam por quê. Neutrinos produzidos na atmosfera também pareciam estar desaparecendo. Isso desafiava princípios básicos da física, porque partículas elementares não somem sem deixar pista.

Elaborando experimentos sofisticados com detectores ultrassensíveis em cavernas profundas para evitar interferências externas, Kajida e McDonald levaram à detecção das partículas desaparecidas. 

Os neutrinos estavam, na verdade, mudando de um tipo para outro, o que dificultava a investigação. O problema é que os neutrinos produzidos no Sol, por exemplo, são de uma classe específica, associada aos elétrons, as partículas de carga negativa nos átomos.

Os experimentos dos dois físicos ganhadores do Nobel de 2015 mostraram que os neutrinos do elétron também poderiam se transformar em "neutrinos do tau" ou "neutrinos do múon", associados a outras partículas elementares. Uma implicação disso era que essas partículas possuem massa, algo que não era esperado.

Takashi Kajita, um dos ganhadores do Prêmio Nobel de Física de 2015, recebe telefonema do primeiro-ministro Shinzo Abe para parabenizá-lo (Foto: Issei Kato/Reuters)

O experimento no qual Kajida trabalhou foi o Super-Kamiokande, um conjunto de dectores de 40 metros de altura construído numa mina de zinco a 1 km de profundidade. Esse projeto, perto de Tóquio, estudava neutrinos produzidos por raios cósmicos na atmosfera terrestre.

McDonald trabalhou no Observatório de Neutrinos de Sudbury, que estudava neutrinos produzidos pelo Sol. O projeto consistia em detectores instalados dentro de uma caverna aberta por uma mina de níquel no estado canadense de Ontario, a 2 km de profundidade.

Arthur B. McDonald, um dos vencedores do Prêmio Nobel de Física de 2015, recebe telefonema de parabenização (Foto: Lars Hagberg/Reuters)

A confirmação de que neutrinos têm massa contrariava aquilo que era sugerido pelo Modelo Padrão, a teoria vigente da física de partículas, sugerindo que ele não é uma descrição completa da física fundamental. Antes disso, acreditava-se que os neutrinos fossem entidades sem massa, como os fótons.

Em entrevista coletiva por telefone logo após ser comunicado sobre o prêmio, McDonald afirma que ser apontado vencedor era uma "experiência assustadora". Segundo ele, o trabalho em Sudbury não trazia uma garantia de descobrir efetivamente algo novo. "Houve um momento nesse experimento em que pudemos ver que neutrinos pareciam mudar de um tipo para o outro durante sua viagem do Sol à Terra", contou.

Kajita, ao conceder entrevista, disse considerar sua indicação para o prêmio "inacreditável", apesar de ter fé na importância de seu trabalho. "Ele claramente trata de uma física que está além do Modelo Padrão", afirmou.

Técnicos fazem reparos em peças do detector de neutrinos subterrâneo Super-Kamiokande (Foto: Kamioka Obs./ICCR/Universidade de Tóquio)

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