INTERAÇÕES ENVOLVENDO NEUTRINOS
Aprendemos no modelo padrão que a interação fraca é a única interação que os neutrinos sofrem. Por isso, vamos conhecê-la melhor aqui!
Há 2 tipos de interação fraca, a neutra (mediada por Z) e a carregada (mediada por W+ ou W–), ambas interagem com os neutrinos.
Interação fraca neutra
A interação fraca neutra ocorre quando há espalhamento entre partículas, transferindo energia e quantidade de movimento após a interação. Durante o processo de espalhamento, há troca do bóson Z entre as partículas.
Observe o exemplo de interação fraca neutra no espalhamento neutrino-elétron.
Espalhamento Neutrino-Elétron
O diagrama mostra um neutrino do múon que se aproxima muito de um elétron, então eles “interagem”, ou seja, trocam o bóson Z, alterando suas velocidades e energias. O espalhamento neutrino-elétron pode ser representado pela equação:
Na prática: Um neutrino com altíssima velocidade pode “interagir” com um elétron, transferindo energia e quantidade de movimento. Como consequência, esse elétron pode atingir velocidades superiores a da luz no meio que a interação ocorreu. Esse fenômeno é responsável para que consigamos detectar um neutrino.
Chamamos de espalhamento a “colisão” entre partículas. Podemos pensar que o espalhamento acontece quando uma partícula atinge outra e transfere parte da sua energia e da sua quantidade de movimento, algo similar a uma colisão entre 2 bolas de bilhar. Durante esse processo, as partículas não encostam entre si, a interação fraca acontece quando elas estão muito próximas, algo na ordem de 10-18 m.
Você pode ter uma noção do que é uma “colisão” entre partículas clicando aqui e acessando o simulador do PHET, Espalhamento de Rutherford. Observe que durante o espalhamento as partículas alfa sofrem desvios sem encostar no núcleo do átomo.
O espalhamento de Rutherford consiste em particulas alfa (carga elétrica positiva) sendo espalhadas por núcleo atômico (carga elétrica positiva). Neste caso, ocorre interação eletromagnética, mas é uma boa analogia para o espalhamento via interação fraca. Fonte: Phet/Espalahamento de Rutherford
Quando ouvir falar em interação, lembre que ela acontece quando as partículas se aproximam muito, não necessitando o contato.
Interação fraca carregada
A interação fraca carregada é um pouco mais complexa, mas vamos nos atentar apenas no que é importante para nosso estudo sobre neutrinos, focando na interação fraca carregada nos Léptons (= família dos neutrinos).
Quando ocorre essa interação, há um decaimento, ou seja, um Lépton se transforma no seu respectivo neutrino e emite um bóson W– ou o neutrino se transforma no seu respectivo Lépton. Durante o processo de decaimento, há troca do bóson W entre as partículas.
Observe o exemplo de interação fraca carregada no decaimento do múon.
O diagrama mostra um múon decaindo em um neutrino do múon e um bóson W-, instantaneamente, o W– dá origem a um elétron e um antineutrino do elétron. (Obs.: Todas as flechas apontadas contra o sentido do tempo representam sua antipartícula, por isso temos um antineutrino do elétron no diagrama apresentado.)
O decaimento do neutrino do múon pode ser representado pela equação:
Na prática: Um neutrino com energia suficiente pode se transformar no seu respectivo Lépton. Por exemplo, um neutrino do elétron pode decair num elétron. Isso só irá acontecer se o neutrino tiver energia suficiente para criar a massa do seu Lépton mais pesado. Lembre da equivalência: E = m.c2. Esse fenômeno é responsável para que consigamos detectar um neutrino e diferenciar o seu sabor.
CONCLUSÕES SOBRE OS NEUTRINOS
