Dona Fifi aos 19.

Apostilas eletrônicas de Dona Fifi
O NEUTRINO

A TRIPLA PERSONALIDADE DOS NEUTRINOS.
E o curioso sumiço de neutrinos brasileiros.

Durante muitos anos os astrofísicos coçaram a cabeça sem entender a razão do déficit de neutrinos solares. Até que surgiu, em 1969, uma tentativa de explicação. Segundo ela, um neutrino que saía do Sol como neutrino do elétron poderia, durante a viagem até à Terra, se transformar em outro tipo de neutrino, do muon ou do tau. Essa mudança de personalidade de uma partícula já cheia de esquisitices foi denominada de "oscilação" do neutrino. Se isso realmente estivesse acontecendo a falta de neutrinos nos detetores de Davis e Koshiba estaria explicada pois esses detetores só conseguiam contar neutrinos do elétron.

Vários grupos internacionais foram formados para testar essa hipótese. Um deles, trabalhando no Canadá, usou um tanque com 1000 toneladas de água pesada (D2O) cercado, por todos os lados, de 10.000 fotomultiplicadoras. Esse detetor, praticamente, só conseguia contar neutrinos do elétron. Outra equipe foi montada no Japão em um experimento chamado de Super-Kamiokande, uma extensão do trabalho de Koshiba. Esse detetor consegue contar os três tipos de neutrinos, embora seja mais sensível aos neutrinos do elétron.

Portanto, se os neutrinos do elétron que vêm do Sol chegassem incólumes na Terra, os dois detetores deveriam contar o mesmo número de neutrinos. No entanto, se alguns deles mudassem de tipo na viagem, o Super-Kamiokande contaria um maior número de neutrinos que o detetor canadense. Pois foi exatamente isso o que se observou, fornecendo a primeira evidência confiável da oscilação dos neutrinos.

Outras experiências mais precisas, feitas recentemente no Super-Kamiokande, comprovaram de uma vez por todas a hipótese da oscilação dos neutrinos. Uma vantagem do Super-Kamiokande sobre outros detetores é poder informar a direção de onde estão vindo os neutrinos detetados.

O Super-Kamiokande deteta muito bem os chamados "neutrinos atmosféricos". Esses neutrinos são neutrinos do muon gerados por raios cósmicos que se chocam com núcleos de oxigênio ou nitrogênio, ao penetrarem nas altas camadas da atmosfera. Como os neutrinos podem atravessar a Terra tranquilamente, o detetor acusa a chegada de neutrinos vindos da atmosfera logo acima do tanque e também outros que são gerados no outro lado da Terra, provavelmente na nossa atmosfera do Brasil. Pois a turma descobriu que cerca da metade desses neutrinos "brasileiros" se perde na viagem pelo centro da Terra até o detetor. Como não dá para culpar a Terra pelo sumiço desses neutrinos, a explicação que sobra é admitir que eles mudaram de personalidade durante a travessia, virando neutrinos do tau e o Super-Kamiokande é meio cego para neutrinos do tau. Já os neutrinos gerados na atmosfera do Japão chegam de tão perto do detetor que não têm tempo de oscilar.
Essa observação comprovou de vez a hipótese da oscilação dos neutrinos e justificou por completo o sumiço dos neutrinos solares. Com esses resultados, o modelo de funcionamento do Sol, que iniciou com os trabalhos de Bethe, passou a ter uma credibilidade espantosa. Através dele é possível estimar a temperatura no centro do Sol como sendo de 15,7 milhões de Kelvins, dentro de uma margem de erro menor que 1%! Melhor que todas as previsões eleitorais do Ibope. Parabéns aos astrofísicos.

Mas, como vive acontecendo no mundo dos físicos, essa oscilação explica um enigma mas gera outro. Pois o neutrino só pode oscilar se tiver massa diferente de zero. Como veremos na próxima apostila, essa novidade do encrenqueiro neutrino gerou uma nova crise que ainda está em curso.


O neutrino tem massa?

A nova crise do neutrino.