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Física & Química

Cientistas finalmente encontram fonte misteriosa de neutrinos

As partículas mais abundantes do universo, os neutrinos, são extremamente difíceis de serem detectadas, pela baixa interação com a matéria.

O tanque conhecido como Borexino. (Borexino Collaboration)

Neste exato momento uma enorme quantidade de neutrinos está passando por você nesse momento. Ironicamente, a partícula mais abundante do universo é extremamente difícil de ser detectada, pela baixa interação com a matéria.

Uma das fábricas de neutrinos do universo são os núcleos das estrelas. Sabíamos que essa “fabricação” ocorre de duas formas, mas só conhecíamos uma dessas formas: o choque dos prótons .

Em resumo, a energia do Sol é liberada pela fusão nuclear, ou seja, pela junção dos átomos. Quando o Sol funde dois núcleos de hidrogênios, forma-se hélio e energia. Nesse processo, também, ocorre a liberação de neutrinos quando os prótons se “espremem”.

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Agora, cientistas conseguiram observar o segundo meio da fusão onde os neutrinos surgem. Esses neutrinos foram chamados de neutrinos CNO, pois estão envolvidos em um ciclo do Sol chamado de CNO (carbono-nitrogênio-oxigênio).

Os resultados foram apresentados pela equipe no dia 23 na conferência de física e astrofísica Neutrino 2020, que está sendo realizada de forma virtual nesta semana e ocorre até o dia 2 de julho.

Ciclo CNO e a cadeia próton-próton

O ciclo CNO e a cadeia próton-próton, são duas formas de fusão nuclear que ocorrem em estrelas. O CNO é mais abundante em estrelas de grande massa. Em estrelas de massa como o Sol, predomina a cadeia próton-próton. No Sol, a cadeia próton-próton é responsável por cerca de 99% da liberação de energia.

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No ciclo CNO, em resumo, ocorre a fusão de 4 prótons com um núcleo de hélio, e esse processo possui o carbono, nitrogênio e oxigênio como catalisadores, ou seja, “aceleradores” da reação.

A cadeia próton-próton ocorre com a fusão de quatro núcleos de hidrogênio. São necessários quatro prótons para a formação de um único hélio – dois deles formam o núcleo e os outros dois continuam a reação e viram energia.

A detecção de neutrinos

É tão difícil encontrar essas partículas, que é preciso de um tanque gigante no subsolo. Os pesquisadores os encontraram utilizando o Borexino, um detector de neutrinos no subsolo do laboratório italiano Laboratório Nacional Gran Sasso.

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Neutrinos
O tanque conhecido como Borexino. (Créditos da imagem: Borexino Collaboration)

A detecção funciona assim: a interação dos neutrinos com a matéria é mínima, mas não quer dizer que ela não exista. Às vezes eles se chocam com elétrons, gerando pequenos flashes de luz, e é isso que os entrega.

Somente do ciclo CNO, sem considerar os da cadeia próton-próton, a cada segundo aproximadamente 700 milhões de neutrinos passam por um centímetro quadrado de superfície aqui na Terra. Eles são realmente abundantes.

Aplicações do trabalho

Ao Science Alert, a física experimental Lindsey Bignell, que não participou do estudo, disse: “Esses resultados serão muito importantes para a compreensão da natureza do nosso Sol e podem resolver o problema da metalicidade solar”.

A metalicidade solar a que ela se refere, é uma propriedade que se refere à quantidade de elementos mais pesados do que o hidrogênio e hélio presentes no núcleo de uma estrela.

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Não possuímos essa informação com exatidão até hoje, apesar do grande número de pesquisas sobre o Sol, e essa nova pesquisa pode ser um grande passo nessa averiguação, já que o ciclo CNO está diretamente ligado a esses elementos.

Lindsey Bignell ainda completa ao Science Alert

“O uso de neutrinos é vantajoso porque não é apenas uma maneira independente de medir a metalicidade solar, mas é a única técnica que é diretamente sensível à metalicidade do núcleo do Sol”

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Com informações de Science Alert e Science News.

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É divulgador científico por paixão. Gradua-se em Física pela UFSCAR e atua principalmente na Ciencianautas e SoCientífica.


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