Alcançando estrelas para além da nossa galáxia

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Uma equipa internacional de pesquisadores no Japão está a se preparar para ligar um detector de neutrinos de 50.000 toneladas, adicionando um único metal, que irá transformá-lo no primeiro detector do mundo capaz de analisar estrelas a explodir, para além da vizinhança imediata da Via Láctea.

Os neutrinos são relíquias de supernovas, ou estrelas explodindo. Eles são tão pequenos e interagem tão fraca que cada segundo, trilhões deles conseguem passar através do corpo humano, sem que ninguém perceba. Estudá-los pode revelar detalhes sobre como estrelas no universo, como o nosso sol, trabalham.

O problema é que todos os neutrinos de supernova que foram detectados até à data ter vindo da vizinhança imediata da nossa galáxia. Não se sabe se os neutrinos de galáxias mais velhos para fora de nosso agir da mesma forma como os neutrinos perto de terra, ou se existe uma classe totalmente nova de pequenas partículas ainda a ser descoberto.

Físico experimental Mark Vagins do Instituto Kavli para a física e matemática do universo e da Ohio State University teórico John Beacom queria ver se fosse possível melhorar maior detector de neutrinos do Japão, Super-Kamiokande. Uma de suas idéias foi adicionar o gadolínio metal de terras raras para reservatório de água do detector, aproveitando-se da capacidade dos núcleos gadolínio para captura de nêutrons. Se um nêutron lançado de uma interação neutrino estava por perto, seria absorvida pelo gadolínio, que iria liberar a energia extra, criando um flash de luz: um sinal que pode ser detectado pelo aparelho. Mas antes de qualquer teste pode ser executado, os dois pesquisadores necessários para descobrir se sua idéia fazia sentido científico e prever complicações que eles talvez precise superar.

Primeiro, a água dentro do detector precisaria ser transparente. Os neutrinos interagem com a água, criando pequenos flashes de luz que são captadas por tubos fotomultiplicadores forrando as paredes do tanque. Se gadolínio fez com que a água turva, isso impediria os phototubes de detecção de luz qualquer.

Em segundo lugar, o gadolínio precisava ser espalhado uniformemente dentro do tanque, para que pudesse ser perto o suficiente para uma interação neutrino-água para ampliar seu sinal.

Em julho de 2015, Dr Vagins anunciou em uma conferência internacional em Tóquio, que desenvolveu a tecnologia necessária e começará agora planos para enriquecer o Super-Kamiokande com gadolínio.

Gadolínio é um subproduto da extração de outros metais de terras raras, algumas das quais são usadas para produzir as cores nas televisões de ecrã plano. Isto faz de gadolínio acessível para que Dr Vagins e sua equipe será capazes de comprar as necessário para ajudar o Super-Kamiokande detectar neutrinos de supernovas distantes de 100 toneladas.

Super-Kamiokande é um gigantesco detector localizado a um quilómetro por baixo do Monte Ikenoyama, no interior de um antigo túnel de mineração em Kamioka, Japão central. A água pura dentro do tanque gigante de 50.000 toneladas atua como um alvo para uma gama de partículas sendo estudado hoje incluindo os neutrinos, partículas restos de supernovas, resultando em um flash de luz minúsculo que é captado pelo sensíveis phototubes forrando as paredes. Em 1987, Kamiokande, o original experimentar na mesma mina, gravou os neutrinos supernova primeiros. O experimento foi liderado pelo professor da Universidade de Tóquio Universidade de especial emérito Masatoshi Koshiba, que foi agraciado com o Nobel de física em 2002. Em 1998, Kamiokande e Super-Kamiokande provaram que os neutrinos têm massa, resultando em 2015 Prêmio Nobel de física por Takaaki Kajita, que havia sido aluno de Dr Koshiba.

[PHYS.org]

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