O Brito Fantasma de uma Central Nuclear foi detectado em água pura a 150 milhas de distância

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O Brito Fantasma de uma Central Nuclear foi detectado em
água pura a 150 milhas de distância
(SNOLAB) (em inglês)
Em 2018, um tanque da água mais pura, enterrado sob quilômetros de rocha em Ontário, no Canadá,
piscou como uma partícula quase indetectável bateu através de suas moléculas.
Foi a primeira vez que a água foi usada para detectar uma partícula conhecida como antineutrino, que
se originou de um reator nuclear a mais de 240 quilômetros de distância. Este incrível avanço promete
experimentos de neutrinos e tecnologia de monitoramento que usam materiais baratos, facilmente
consultáveis e seguros.
Como algumas das partículas mais abundantes do Universo, os neutrinos são pequenas coisas
estranhas com muito potencial para revelar insights mais profundos sobre o Universo. Infelizmente, eles
são quase sem massa, não carregam carga e mal interagem com outras partículas. Eles fluem
principalmente através do espaço e rocha, como se toda a matéria fosse incorpórea. Há uma razão para
serem conhecidos como partículas fantasmas.
Os antineutrinos são a contraparte antipartícula dos neutrinos. Normalmente, uma antipartícula tem a
carga oposta ao seu equivalente de partículas; a antipartícula do elétron carregado negativamente, por
exemplo, é o pósitron carregado positivamente. Como os neutrinos não carregam uma carga, os
cientistas só podem distinguir os dois com base no fato de que um neutrino de elétrons surgirá ao lado
de um pósitron, enquanto um antineutrino elétron aparece com um elétron.
Os antineutrinos elétrons são emitidos durante o decaimento beta nuclear, um tipo de decaimento
radioativo em que um nêutron decase em um próton, um elétron e um antineutrino. Um desses
antineutrinos de elétrons pode interagir com um próton para produzir um pósitron e um nêutron, uma
reação conhecida como decaimento beta inverso.
https://www.sciencealert.com/neutrinos
https://www.sciencealert.com/neutrinos
https://www.sciencealert.com/neutrinos
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/Particles/parint.html
https://www2.lbl.gov/abc/wallchart/chapters/03/2.html
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Tanques grandes e cheios de líquido revestidos com tubos fotomultiplicadores são usados para detectar
esse tipo particular de decomposição. Eles são projetados para capturar o brilho fraco da radiação
Cherenkov criada por partículas carregadas que se movem mais rápido do que a luz pode viajar através
do líquido, semelhante ao boom sônico gerado pela quebra da barreira do som. Então eles são muito
sensíveis à luz muito fraca.
Os antineutrinos são produzidos em quantidades prodigiosas por reatores nucleares, mas são
relativamente de baixa energia, o que os torna difíceis de detectar.
Digite o SNO+. Enterrado sob mais de 2 quilômetros (1,24 milhas) de rocha, é o laboratório subterrâneo
mais profundo do mundo. Esta blindagem de rocha fornece uma barreira eficaz contra a interferência por
raios cósmicos, permitindo aos cientistas obter sinais excepcionalmente bem resolvidos.
Hoje, o tanque esférico de 780 toneladas do laboratório é preenchido com alquilbenzeno linear, um
cintilador líquido que amplifica a luz. Em 2018, enquanto a instalação estava passando por calibração,
estava cheia de água ultrapura.
Combenciando os 190 dias de dados coletados durante essa fase de calibração em 2018, a colaboração
SNO+ encontrou evidências de decaimento beta inverso. O nêutron produzido durante este processo é
capturado por um núcleo de hidrogênio na água, que por sua vez produz uma flor suave de luz em um
nível de energia muito específico, 2,2 megaelétronvolts.
Os detectores Cherenkov de água geralmente lutam para detectar sinais abaixo de 3 megaelétron-volts;
mas um SNO + cheio de água foi capaz de detectar até 1,4 megaelétron-volts. Isso produz uma
eficiência de cerca de 50% para detectar sinais em 2,2 megaelétron-volts, então a equipe pensou que
vale a pena procurar sinais de decaimento beta inverso.
Uma análise de um sinal de candidato determinou que ele provavelmente foi produzido por um
antineutrino, com um nível de confiança de 3 sigma – uma probabilidade de 99,7%.
O resultado sugere que os detectores de água poderiam ser usados para monitorar a produção de
energia de reatores nucleares.
Enquanto isso, o SNO + está sendo usado para ajudar a entender melhor os neutrinos e antineutrinos.
Como os neutrinos são impossíveis de medir diretamente, não sabemos muito sobre eles. Uma das
maiores questões é se os neutrinos e os antineutrinos são exatamente a mesma partícula. Uma
decadência rara, nunca antes vista, responderia a essa pergunta. O SNO+ está atualmente à procura
dessa decadência.
“Atraímos-nos que a água pura possa ser usada para medir os antineutrinos dos reatores e a grandes
distâncias”, disse o físico Logan Lebanowski, da colaboração SNO+ e da Universidade da Califórnia, em
Berkeley, em março de 2023.
“Passamos um esforço significativo para extrair um punhado de sinais de 190 dias de dados. O resultado
é gratificante.”
A pesquisa foi publicada na Physical Review Letters.
https://en.wikipedia.org/wiki/Cherenkov_radiation
https://snoplus.phy.queensu.ca/
https://neutrinos.fnal.gov/faq/how-do-we-detect-neutrinos/
https://www.sciencealert.com/physicists-just-obtained-the-smallest-measurement-yet-of-the-mass-of-a-neutrino
https://www.sciencealert.com/physicists-just-obtained-the-smallest-measurement-yet-of-the-mass-of-a-neutrino
https://www.snolab.ca/news/snolab-captures-first-reactor-neutrinos-detected-by-water/
https://www.snolab.ca/news/snolab-captures-first-reactor-neutrinos-detected-by-water/
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.130.091801
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Uma versão deste artigo foi publicada pela primeira vez em abril de 2023.