Pesquisadores descobrem partícula de energia única no fundo do Mediterrâneo

Um consórcio internacional de pesquisadores anunciou, nesta quarta-feira, 12, a detecção do neutrino mais energético já registrado, um marco significativo na compreensão dos fenômenos extremos do universo.

Os neutrinos são partículas subatômicas enigmáticas, quase sem massa e sem carga elétrica, capazes de atravessar qualquer material sem interagir. Essa natureza evasiva torna sua detecção um grande desafio, mas também os transforma em valiosos instrumentos para astrônomos, uma vez que carregam informações diretas sobre suas origens, que podem incluir explosões de estrelas e buracos negros.

A descoberta recente é notável não apenas pela energia do neutrino, que é cerca de 30 vezes maior do que qualquer outro já detectado, mas também pela implicação de que sua origem está localizada em uma região distante do cosmos.

Paul de Jong, pesquisador da Universidade de Amsterdã e porta-voz do projeto, destacou: "Essa é a primeira vez que se observa um neutrino com essa energia, inédita até agora. Isso abre caminho para explorar uma nova faixa de energia e, possivelmente, uma nova classe de fontes de neutrinos", disse ao g1.

A descoberta

A detecção foi realizada pelo telescópio de neutrinos KM3NeT, que está em fase de instalação no fundo do mar Mediterrâneo. Rosa Coniglione, outra integrante da equipe de pesquisa, complementou: "Os neutrinos são mensageiros cósmicos que nos ajudam a explorar os processos mais violentos do cosmos. Esta detecção nos leva um passo mais perto de entender esses eventos".

Os achados foram divulgados na revista científica Nature, onde ocupam a capa da edição. O projeto conta com a colaboração de mais de 250 cientistas distribuídos por 21 países e 68 instituições.

O KM3NeT opera no fundo do Mediterrâneo, com seus sensores instalados a mais de 3 mil metros de profundidade nas proximidades da Itália e França. A estrutura foi projetada para identificar a luz gerada quando os neutrinos interagem com a água, permitindo aos cientistas reconstruir suas trajetórias e origens.

O neutrino

A detecção histórica foi revelada recentemente; no entanto, o evento em si ocorreu em 13 de fevereiro de 2023, quando o detector ARCA, parte do KM3NeT, registrou um neutrino com energia estimada em 220 petaelétronvolts (PeV), uma medida impressionante em comparação aos registros anteriores.

Esse valor é bilhões de vezes mais poderoso do que a energia de um fóton visível. Os pesquisadores especulam que essa partícula pode ter se originado fora da Via Láctea, possivelmente proveniente de um buraco negro ativo ou um evento cósmico raro.

Uma característica intrigante deste neutrino é sua trajetória quase horizontal; enquanto muitos neutrinos seguem trajetórias verticais devido à interação com raios cósmicos na atmosfera terrestre. O neutrino KM3-230213A teve uma inclinação apenas 0,6° acima do horizonte, sugerindo que percorreu uma distância significativa através da crosta terrestre antes de ser detectado.

Acredita-se que essa trajetória tenha permitido ao neutrino atravessar camadas substanciais de matéria antes da detecção pelo telescópio subaquático. Quando um neutrino interage com a matéria, ele produz partículas que se movem quase à velocidade da luz e emitem uma luz azul intensa ao atravessarem água ou gelo. Essa luz é capturada por sensores que ajudam os cientistas a determinar a energia e direção do neutrino.

Os neutrinos são produtos comuns de reações nucleares como as ocorridas no Sol ou em explosões estelares. Contudo, sua baixa taxa de interação torna desafiador seu estudo e detecção. 

O IceCube Neutrino Observatory na Antártida foi o primeiro telescópio grande o suficiente para detectar esses fenômenos cósmicos. Após mais de dez anos de observações, ele reuniu evidências substanciais da existência dos neutrinos cósmicos e identificou fontes possíveis tanto na nossa Galáxia quanto em galáxias formadoras de estrelas.