Um grupo de 100 cientistas da Borexino Collaboration – o experimento que utiliza o detector de neutrinos Borexino, na Itália, relatou, em um artigo na revista Nature, uma grande novidade para a física e astrofísica. Trata-se da primeira detecção de neutrinos que indica o ciclo CNO. Trata-se de fusão nuclear mais comuns em estrelas grandes.
Já falamos aqui sobre o ciclo CNO (carbono-nitrogênio-oxigênio) nas estrelas. Trata-se de uma das formas de fusão nuclear. Nele, quatro prótons fundem-se com um núcleo de hélio – e os catalisadores (os “aceleradores”) da reação, são o carbono, o nitrogênio e o oxigênio, que não o nome à reação. É por meio desse ciclo que as grandes estrelas liberam a maior parte de sua energia.
No entanto, o Sol é uma estrela pequena, e nele ocorre o ciclo próton-próton, do qual também já falamos. Ele corresponde por 99% da fusão nuclear que ocorre no núcleo do Sol. Nele, quatro núcleos de hidrogênio se fundem, originando um hélio e, com os prótons que sobram, a reação “atinge” outros átomos de hidrogênio, em resumo.
No dia 23 de junho, os pesquisadores anunciaram preliminarmente em uma palestra na conferência de física e astrofísica Neutrino 2020, conforme relatamos na época, a detecção dos neutrinos do ciclo CNO no Sol. Mas apenas agora eles trouxeram mais detalhes, através do já citado estudo.
Neutrinos: comuns, porém raros
Os neutrinos (não confundir com nêutrons) foram extremamente importantes para a descoberta. No entanto, são tão complexos quanto importantes. É extremamente difícil detectá-los. Uma características nessas partículas é a sua fraca interação com a matéria. Dessa forma, detectá-las exige muita técnica, mas também um pouco de sorte, em certa medida.
É para isso que há o detector de neutrinos Borexino. Embora não os detectemos muito, a cada segundo, 700 milhões de neutrinos cruzam a Terra provindo apenas da cadeia próton-próton do Sol, fora outras fontes. Para capturá-los, então, os cientistas utilizam grandes tanques subterrâneos. Dentro do primeiro tanque, há um líquido que cintila quando um neutrino o atinge. Para protegê-lo de interferências, há outro grande tanque cheio de água. Esses tanques metálicos, por sua vez, encontram-se abaixo da Terra. Dessa forma, apenas os neutrinos conseguem chegar até lá.
Muito neutrinos passam a todo momento, e quase nenhum interage com a matéria. Mas, em algum momento, alguns atingirão elétrons. Quando isso ocorre, o líquido brilha, e os pesquisadores coletam todos os dados que podem.
“Apesar de um grande número de neutrinos solares passarem pelo detector (mais de um sextilhão por dia), apenas cerca de cinquenta deles deixam uma pegada perceptível no detector”, explica Oleg Smirnov em um comunicado. “Os cientistas envolvidos na análise dos dados isolaram um sinal que só poderia ser atribuído a um neutrino CNO. Assim, foi comprovado que as reações nucleares do ciclo CNO ocorrem no sol. O fluxo total de neutrinos CNO representa cerca de 1% do fluxo total de neutrinos solares”.
Aplicações
“A confirmação da queima do CNO em nosso sol, onde opera a apenas um por cento, reforça nossa confiança de que entendemos como as estrelas funcionam”, diz em um comunicado a física de partículas Andrea Pocar da Universidade de Massachusetts.
A principal função de se detectar esses neutrinos, portanto, é olhar para o núcleo das estrelas. Os núcleos se cobrem por diversas outras grossas camadas. Então qual a melhor forma de olhar para dentro se não por partículas que cruzam o Sol mais rápido do que a própria luz cruza? Ah, e detalhe: neutrinos não são mais rápidos do que a luz. Na verdade, a luz no vácuo é mais rápida do que qualquer outra coisa. Mas o Sol não é um vácuo, e os fótons “sofrem” para cruzar suas camadas internas.
Portanto, os neutrinos não só ajudarão a olhar para o Sol, como ajudarão a entender as grandes estrelas pelo universo.
O estudo foi publicado no periódico Nature. Com informações de Phys.org / University of Massachusetts e Joint Institute for Nuclear Research.
