ICTP-SAIFR sedia a International Neutrino Summer School de 2015

O ICTP-SAIFR sediou, entre os dias 17 e 28 de agosto, a edição de 2015 da International Neutrino Summer School. O evento, realizado anualmente em diferentes países, contou com a participação de físicos teóricos e experimentais para abordar diferentes aspectos relacionados a essas partículas. Entre eles, a relação dos neutrinos com o Modelo Padrão e os mais recentes experimentos que tentam produzir e detectar uma quantidade cada vez maior dessas partículas.

“Escolas como essa são excelentes maneiras de se debater sobre perguntas fundamentais relacionadas aos neutrinos e de conectar e envolver pessoas com a área”, disse Deborah Harris, pesquisadora do FermiLab e integrante do Conselho Internacional da Escola, durante sua participação no evento.

História

Wolfgang Pauli

Como Harris explicou em seu Colóquio ao longo da Escola, neutrinos foram previstos pela primeira vez em 1930. O objetivo era resolver uma crise na área de Física de Partículas: ao realizar certos experimentos com elétrons, os cientistas notaram que a energia final era menor que a energia inicial. A explicação, sugerida pelo físico austríaco Wolfgang Pauli, era que a energia estava em forma de uma partícula que não conseguia ser vista e que não interagia com a matéria – o neutrino.

A previsão de Pauli foi confirmada mais de 20 anos depois. Essas partículas foram detectadas experimentalmente e em três tipos, ou sabores, diferentes – neutrinos do elétron, do múon e do tau. Eles recebem esses nomes pois cada tipo só é gerado a partir de uma reação envolvendo um elétron, um múon ou um tau, respectivamente.

Ainda na década de 60, outro interessante fenômeno foi observado: neutrinos podem mudar de sabor ao se propagar pelo espaço. O fenômeno quântico, chamado de oscilação de neutrinos, e suas probabilidades, ainda é alvo de pesquisas.

Neutrinos e o Modelo Padrão

A relação entre neutrinos e o Modelo Padrão foi um dos temas discutidos ao longo da Escola. No final do século passado, uma descoberta fez com que a área de pesquisa com neutrinos se intensificasse ainda mais – ao contrário do previsto pelo Modelo Padrão, foi observado que neutrinos têm massa.

“Como o Modelo Padrão previa que neutrinos teriam massa 0, estudamos formas de acrescentar massa nessas partículas dentro do modelo”, explica o físico brasileiro André Gouvea, pesquisador da Northwestern University e um dos palestrantes da Escola. “Há várias formas diferentes de fazer isso, e cada uma delas prevê outros fenômenos associados. Estudando esses fenômenos podemos tentar descartar ou confirmar os modelos que os preveem”.

Estudos experimentais

Detector do MINERvA

Neutrinos interagem de maneira extremamente fraca com matéria. De acordo com Harris, quando essas partículas são produzidas em aceleradores, precisam viajar em média 1,5 bilhão de quilômetros para terem uma interação. Por isso, estudos experimentais com neutrinos requerem a produção de uma quantidade enorme dessas partículas com a esperança de que uma delas produza uma reação mensurável.

Um desses experimentos, atualmente em andamento, é chamado MINERvA. Localizado no FermiLab, mas com a colaboração de diversos países, incluindo o Brasil, o MINERvA busca estudar neutrinos e suas interações, e resolver problemas que, até hoje, continuam sem solução.

“Queremos compreender certas anomalias que observamos experimentalmente”, diz Harris. “Por que, por exemplo, vemos em experimentos uma proporção diferente entre os sabores de neutrinos do que o esperado? Será que há um quarto tipo de neutrino que ainda não conseguimos detectar? Para responder essas perguntas, precisamos de uma quantidade maior de dados, que provavelmente vamos conseguir ao longo da próxima década. Com esses resultados, então, talvez teremos novas perguntas para responder”.