Neutrinos Atmosféricos – Neutrinos

NEUTRINOS ATMOSFÉRICOS

Os neutrinos produzidos nesta fonte são:

Como os neutrinos são produzidos nesta fonte?

Quando raios cósmicos atingem átomos presentes na atmosfera terrestre é produzida uma ‘chuva’ de novas partículas, dentre elas o Neutrino Atmosférico. Esses neutrinos são tipicamente produzidos cerca de 15 quilômetros acima da superfície terrestre.

Nossa atmosfera é preenchida por uma grande quantidade de átomos de Nitrogênio, Oxigênio e Argônio. Além disso, ela é bombardeada constantemente por raios cósmicos. Logo, o choque entre ambos é inevitável. Após a colisão, as partículas são desintegradas e originam partículas instáveis, os Píons (π).

Os Píons (π) são partículas com um tempo curto de vida, assim decaem e originam Múons (µ) e Neutrinos do Múon (ν_µ). Os Múons (µ), por sua vez, também são partículas instáveis (curto tempo de vida), então decaem em Elétrons (e), Neutrinos do Elétron (ν_e) e Antineutrinos do Múon (). Nesse momento, os decaimentos cessam, pois só restam partículas estáveis! Essas sucessivas transformações de partículas são muito bem representadas na figura 1, o “chuveiro de partículas”.

Figura 1 – Chuveiro formado pela interação de um raio cósmico com a atmosfera terrestre

CEREBITO EXPLICA: Raios Cósmicos

Importância do Neutrino Atmosférico

Os Neutrinos Atmosféricos são usados na investigação de suas propriedades (oscilação e massa), sendo o principal experimento o Super-Kamiokande no Japão. A partícula é forte candidata para responder algumas perguntas na Física, então conhecê-la bem pode encurtar o tempo dessas repostas.

Investigação dos Neutrinos Atmosféricos no Super-Kamiokande

Para investigar a oscilação, o Super-Kamiokande detecta neutrinos do Múon originados em qualquer região da Terra. Para exemplificar, a figura 2 ilustra Neutrinos Atmosféricos produzidos em dois pontos do planeta (A e B), um próximo do detector (10 km de distância) e outro muito distante do detector (mais de 13000 km, do outro lado do planeta). Como já sabemos, os neutrinos podem atravessar o planeta sem sofrer qualquer interação ou desvio, logo o Super-Kamiokande é capaz de detectar neutrinos vindos desses dois pontos. Para surpresa dos cientistas foi detectado menos Neutrinos do Múon em relação ao previsto.

Figura – Detector do SuperKamiokande recebendo neutrinos atmosféricos produzidos perto e longe

No avanço desse estudo, os cientistas descobriram que os Neutrinos do Múon produzidos a 10 Km do detector apresentavam um fluxo esperado, enquanto os que foram produzidos a 13000 km apresentavam um número inferior ao esperado. A solução desse caso veio num experimento simultâneo, que detectou um fluxo de Neutrinos do Tau acima do esperado.

Após análises, foi constatado que a diminuição dos Neutrinos do Múon era equivalente ao aumento dos Neutrinos do Tau, em outras palavras, os neutrinos mudam de sabor ao percorrer uma grande distância.

Essa mudança de sabor está sendo investigada cada vez mais para entendermos melhor essa partícula misteriosa.

A explicação dos cientistas é que eles oscilam, ou seja, em uma longa trajetória o neutrino é capaz de mudar de sabor. Isso justifica o decréscimo de Neutrinos do Múon detectados e o acréscimo de Neutrinos do Tau detectados.

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