NEUTRINOS DE ACELERADORES
Os neutrinos produzidos nesta fonte são:
Como os neutrinos são produzidos neste tipo de fonte?
Os Neutrinos de Aceleradores são produzidos em aceleradores de partículas, ou seja, através de um processo artificial.
Dentro dos aceleradores, feixes de prótons são acelerados até velocidades próximas a da luz, tornando-os altamente energéticos. Então, os prótons são lançados contra um alvo, geralmente, feito de grafite. Dessa colisão, resulta partículas como os nêutrons, os Píons + (π+) e os Píons – (π–).
Os Píons são partículas de vida curta, decaindo rapidamente em Múons e (anti)neutrinos do Múon. Neste momento, os cientistas escolhem se querem criar um feixe de neutrinos ou antineutrinos. Como os Píons possuem carga elétrica, é possível controlá-los utilizando campo magnético.
Por exemplo, se quisermos produzir um feixe de neutrinos, o campo magnético será ajustado para que os π+ façam uma curva diferente dos π–, separando-os. Num curto intervalo de tempo, os Píons + decaem em Múons e neutrinos do Múon. Ao término do processo, todas as partículas restantes atingem um enorme bloco de aço ou concreto, passando somente os neutrinos. Como resultado, um feixe intenso de Neutrinos de Acelerador foi criado e pronto para ser estudado nos detectores.
Clique na imagem e assista uma animação da Symmetry Magazine sobre produção de neutrinos.
No mundo, poucos centros de pesquisas possuem aceleradores de prótons capazes de produzir feixes neutrinos intensos: J-Park (Japão), Fermilab (EUA) e o CERN (Europa).
CEREBITO EXPLICA: Aceleradores de partículas
Importância do Neutrino de Acelerador
Feixes de neutrinos criados em aceleradores são estudados em experimentos que investigam as características e propriedades dos neutrinos.
Em geral, os experimentos utilizam detectores próximos da produção do feixe (short-baseline neutrino experiment) e outro longe da produção do feixe (long-baseline neutrino experiment). A figura 1 ilustra o posicionamento dos dois detectores e o feixe de neutrinos espalhando com o afastamento da fonte.
O detector próximo da fonte detecta os neutrinos recém-criados, pois é importante caracterizar a quantidade de partículas e a energia dos neutrinos antes de possíveis contaminações dos feixes.
Já o detector mais distante, detecta um menor número de neutrinos, mas se propõe a entender o que ocorre com o neutrino após percorrer uma longa distância. Neste caso, os cientistas pretendem entender como um neutrino muda de sabor e quais os efeitos da matéria sobre esse fenômeno.
Atualmente, um megaexperimento para detecção de Neutrinos de Aceleradores está sendo construído, o Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE), sediado no Fermilab (EUA). . Esse experimento tem sede no Fermilab e conta com a contribuição de inúmeras instituições científicas ao redor do mundo, inclusive do Brasil. A grandiosidade do projeto DUNE é comparável com o LHC, ambos se enquadram como megaciência, pois exigem centenas de cientistas e bilhões de dólares para suas respectivas execuções, tornando impossível um único país assumir um projeto desse porte sozinho.
PARA APRENDER MAIS
Clique na imagem e assista o vídeo sobre a influência dos campos elétricos e magnéticos sobre os prótons dentro de um acelerador de partículas.
Ask Symmetry – How do you keep a particle inside an accelerator? – Fonte: Youtube