Os cientistas partilham novos detalhes sobre os misteriosos 'partícula fantasma'

(CNN) Neutrinos, as chamadas “partículas fantasmas” espalhadas pelo universo, podem ser 10 milhões de vezes mais leves do que a massa de um electrão, de acordo com um novo estudo.

Neutrinos são referidos como fantasmas porque são partículas cósmicas extremamente voláteis, ou vaporosas, que podem passar por qualquer tipo de matéria sem se alterarem. Eles quase não têm massa — mas agora os cientistas calcularam a massa do tipo mais leve de neutrino.

Eles podem viajar através dos ambientes mais extremos, como estrelas, planetas e galáxias inteiras, e permanecem os mesmos. Mas os neutrinos, embora sejam altamente energéticos, não têm carga. Nem mesmo o campo magnético mais poderoso os pode afectar.

No ano passado, os cientistas conseguiram traçar pela primeira vez as origens de um neutrino de alta energia e minúsculo. Ele viajou 3,7 bilhões de anos-luz para a Terra. Foi encontrado por sensores nas profundezas do gelo antárctico no detector IceCube.

Os cientistas e observatórios de todo o mundo foram capazes de rastrear o neutrino até uma galáxia com um buraco negro supermassivo, girando rapidamente no seu centro, conhecido como um blazar. A galáxia fica à esquerda do ombro de Orion em sua constelação e está a cerca de 4 bilhões de anos-luz da Terra.

Diferentes tipos de neutrinos aparecem como três massas diferentes, mas a mais leve era desconhecida até agora. E os astrônomos ainda não sabem muito mais sobre as diferenças desses três tipos.

O estudo publicado quinta-feira na revista Physical Review Letters.

“Cem bilhões de neutrinos voam através do seu polegar do Sol a cada segundo, mesmo à noite”, disse Arthur Loureiro, autor do estudo e estudante de PHd no University College London’s Physics & Departamento de Astronomia. “Estes são fantasmas muito pouco interactivos, sobre os quais pouco sabemos. O que sabemos é que à medida que eles se movem, eles podem mudar entre seus três sabores, e isso só pode acontecer se pelo menos duas de suas massas forem não-zero”, disse ele.

A mistura de três massas diferentes é como misturar sabores de sorvete, ele disse.

“Os três sabores podem ser comparados a sorvete onde você tem uma colher contendo morango, chocolate e baunilha”, disse Loureiro. “Os três sabores estão sempre presentes, mas em proporções diferentes, e a mudança de proporção – e o comportamento estranho da partícula – só pode ser explicado por neutrinos com massa”.

A idéia de neutrinos com massa conquistou os cientistas Takaaki Kajita e Arthur McDonald o Prêmio Nobel de Física de 2015.

Para calcular a baixa massa do neutrino mais leve, foram usados dados de 1,1 milhões de galáxias coletados por físicos de partícula e cosmólogos. Isto permitiu-lhes medir a taxa de expansão do universo. Neutrinos são predominantes no Universo, mas difíceis de detectar. Os cientistas exigiram o máximo de dados possíveis para ter todas as vantagens em suas pesquisas.

“Nós usamos informações de uma variedade de fontes incluindo telescópios espaciais e terrestres observando a primeira luz do Universo, estrelas explodindo, o maior mapa 3D de galáxias do Universo, aceleradores de partículas, reatores nucleares, e mais”, disse Loureiro.”Como os neutrinos são abundantes, mas minúsculos e elusivos, precisávamos de cada pedaço de conhecimento disponível para calcular sua massa e nosso método poderia ser aplicado a outras grandes questões que confundem cosmólogos e físicos de partículas”

O supercomputador, conhecido como Grace, no University College London permitiu que os pesquisadores criassem um modelo matemático. O supercomputador esmagou meio milhão de horas de computação, o que teria levado 60 anos em um único processador.

Os pesquisadores descobriram que a massa era 10 milhões de vezes mais leve que um elétron. O cálculo dessa massa pode ajudar os pesquisadores que estão estudando a matéria escura, a energia escura e a estrutura do universo.