Dona Fifi aos 19.

Apostilas eletrônicas de Dona Fifi
O NEUTRINO

O ENIGMA DO DÉFICIT DE NEUTRINOS SOLARES.
Onde surgem os Nobelistas de 2002.

Na década de 60, o americano Raymond Davis Jr. resolveu enfrentar a dificílima tarefa de detetar os neutrinos solares. A idéia era a seguinte: um neutrino (tipo neutrino do elétron), se conseguir colidir com um núcleo de Cloro-37, transforma esse cloro em Argônio-37, arrancando uma beta. A reação é a seguinte:

37Cl17 + n --> 37Ar18 + e-1

Como sempre, verifique o balanço da equação.

Davis usou um tanque com mais de 600 toneladas de um conhecido fluido de limpeza, o tetracloroetileno. Como o nome indica, esse composto tem muito cloro. O tanque foi colocado em uma mina de ouro, a 3000 metros de profundidade, para isolá-lo do assédio dos indesejáveis raios cósmicos. Antes de tudo, Davis fez as contas direitinho usando os números previstos pelo bem sucedido modelo solar e calculando a probabilidade de um neutrino solar colidir com um núcleo de cloro no seu tanque. Segundo esses cálculos, a cada mês, 20 neutrinos, em média, deveriam transformar átomos de cloro em átomos de argônio. Bastava, então, contar quantos átomos de argônio se formavam no tanque durante um certo tempo e comparar com a quantidade de colisões previstas de neutrinos solares com núcleos de cloro.
Fácil de dizer mas incrivelmente difícil de fazer. Imagine o trabalho para retirar e contar uns poucos átomos de argônio (que é um gás) sem perder nenhum. É tarefa para desanimar qualquer cristão normal. Pois não assustou o americano que manteve a experiência funcionando por vários anos, até 1994, quando finalmente deu o trabalho por encerrado. Durante esses anos, ele contou pouco mais de 2000 átomos de argônio produzidos em seu tanque. Cada um desses átomos marcava a deteção de um neutrino solar.

Palmas para o Davis. Só tinha um probleminha: pelas contas que ele fizera, deveria ter achado cerca de 7000 neutrinos, em vez de 2000. Ou o modelo solar estava errado, ou a experiência de Davis tinha algum defeito. Para sorte dele, no Japão o fisico Masatoshi Koshiba e sua equipe construiram um detetor de neutrinos com outro princípio de funcionamento e maior rapidez na obtenção de resultados. O tanque japonês continha simplesmente água com alto grau de pureza. Um neutrino que passe por essa água pode, muito raramente, reagir com um núcleo e liberar um elétron. Esse elétron (nossa amiga beta) sai com velocidade tão grande que pode até exceder a velocidade da luz na água. Quando isso acontece, o elétron provoca um flashe de luz que é captada por detetores de grande sensibilidade, as "fotomultiplicadoras". O equipamento de Koshiba, chamado de Kamiokande, confirmou os resultados de Davis e sacramentou o inexplicado déficit de neutrinos solares.

A natureza tem seus caprichos. Os pobres físicos suam a camisa para contar os escorregadios neutrinos e, quando conseguem, descobrem que estão com outro problema nas mãos. Para onde foram cerca de 2/3 dos neutrinos solares previstos pela teoria?

Na próxima apostila contarei como foi explicado esse enigma. Antes, porém, vale a pena relatar um golpe de sorte que alegrou, e muito, os caçadores de neutrinos.

No dia 23 de Fevereiro de 1987, em um curto intervalo de poucos minutos, o Kamiokande acusou a chegada de uma grande quantidade de neutrinos. Para dizer a verdade, essa "grande quantidade" foi de apenas 12 neutrinos. Mas, para quem está acostumado a contar menos de um neutrino por dia, isso é uma tremenda tempestadade. Logo se descobriu que esses neutrinos vinham de uma supernova que explodira na galáxia vizinha, a 170.000 anos-luz da Terra. Três horas antes dessa "chuva" de neutrinos atingir o Kamiokande, a luz da supernova fora observada em um telescópio no Chile. Portanto, esses neutrinos, os primeiros neutrinos extra-galáticos a serem detetados, vieram com velocidade um pouquinho menor que a velocidade da luz. Boa pista, como veremos depois.

Por fim, resta dizer que no ano de 2002, os esforços de Davis e Koshiba foram recompensados. Cada um ganhou um merecido Prêmio Nobel de Física.


A tripla personalidade dos neutrinos.

O neutrino tem massa?

A nova crise do neutrino.