Neutrinos são bestas complicadas. Sozinhos entre as partículas fundamentais conhecidas, eles sofrem de uma crise de identidade – se fosse possível colocá-los em uma balança, você mediria de forma imprevisível uma das três massas possíveis. Como resultado, os três “sabores” de neutrinos se fundem enquanto correm pelo espaço e pela matéria, abrindo o potencial para assimetrias matéria-antimatéria relevantes para questões em aberto na cosmologia. Os neutrinos são hoje objeto de um vibrante programa de pesquisa mundial em física de partículas, astrofísica e astronomia de multimensageiros.
Em um exemplo atraente de colaboração internacional em física de partículas, o CERN agora concordou em produzir um segundo “criostato” para os detectores do Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE) internacional nos Estados Unidos. Os criostatos são enormes recipientes de aço inoxidável que eventualmente manterão e resfriarão 70.000 toneladas de argônio líquido dentro dos detectores do experimento DUNE. O grande tamanho e as baixas temperaturas dos criostatos necessários para os detectores DUNE exigiram inovação em colaboração com a indústria de transporte de gás natural liquefeito. O CERN já havia se comprometido a construir o primeiro de quatro criostatos DUNE. Após a aprovação do Conselho do CERN, a Organização também concordou em fornecer um segundo.
A colaboração explora a experiência do CERN com uma tecnologia que os físicos de neutrinos sonham em implantar em tal escala há décadas. Os neutrinos são notoriamente difíceis de detectar. Eles fluem pela matéria com uma chance mínima de interagir. E quando eles interagem, geralmente é com um dos objetos menos bem compreendidos da física, o núcleo atômico, e um borrifo de partículas e excitações emerge da confusão giratória de matéria hadrônica. Para obter o suficiente dessas partículas fantasmagóricas para interagir com os núcleos em primeiro lugar, você precisa de um material-alvo denso; no entanto, esse é um péssimo ponto de partida para construir um detector sensível o suficiente para reconstruir esses sprays de partículas em detalhes.
O ex-diretor-geral do CERN e ganhador do Nobel Carlo Rubbia propôs uma solução em 1977: os neutrinos poderiam interagir em tanques de argônio líquido e os campos elétricos poderiam amplificar sinais minúsculos causados pela ionização suave de átomos de argônio vizinhos por partículas carregadas criadas na colisão, permitindo que o “evento” a ser reconstruído como uma fotografia tridimensional, com resolução requintada que seria sem precedentes para um experimento de neutrino. Essa “câmara de projeção de tempo de argônio líquido” foi realizada pela primeira vez em grande escala pelo experimento ICARUS em Gran Sasso, que foi construído pela INFN na Itália, reformado no CERN e enviado para a instalação de neutrino de linha de base curta do Fermilab em 2017. Cada módulo detector DUNE será 20 vezes maior. O trabalho nesses projetos inovadores está em andamento no CERN há vários anos na preparação e teste de dois detectores “ProtoDUNE”, que demonstraram com sucesso os princípios operacionais da tecnologia.
Publicado em 20/08/2021 22h49
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