Abrigados sob quase um quilômetro e meio de rocha em Abruzzo, Itália, os cientistas estão trabalhando duro para desvendar os segredos dos menores pedaços de matéria do universo. Quando ocorre um processo radioativo chamado decaimento beta, ele normalmente emite duas partículas: um elétron carregado negativamente e uma versão de um pequeno neutrino de carga neutra. O Large Enriched Germanium Experiment for Neutrinoless Double Beta Decay (LEGEND-200) no Gran Sasso National Laboratory foi projetado para descobrir se esse processo pode ocorrer sem resultar em um neutrino no final. A resposta pode moldar nossa compreensão de como a matéria surgiu.
O processo de “decaimento beta duplo sem neutrinos”, se ocorrer, acontece muito raramente. Perceber quando o decaimento resulta em elétrons, mas não em neutrinos, pode ser difícil, especialmente porque os neutrinos são abundantes em todos os lugares – bilhões passam pelo seu corpo a cada segundo – e geralmente são produzidos quando a radiação de fundo reage com os componentes da máquina.
É por isso que os cientistas se concentram em “escolher materiais com radioatividade realmente baixa para começar e também criar muitas maneiras inteligentes de rejeitar o fundo [particles]”, diz a física de partículas da Drexel University Michelle Dolinski, que não está envolvida no projeto.
O LEGEND-200 está equipado com cristais de germânio levemente radioativos, que atuam como fonte de decaimento beta e detector de neutrinos. Para filtrar as partículas do ambiente, toda a configuração é imersa em um tanque criogênico protegido por água e argônio líquido. Esse núcleo é cercado por fibras ópticas verdes e um filme refletivo que repele partículas perdidas.
Se o LEGEND-200 observar o decaimento beta duplo sem neutrinos, isso significará que, ao contrário de prótons, elétrons e outras partículas elementares – cada uma com uma “antipartícula” que as destrói em contato – os neutrinos são suas próprias antipartículas e podem destruir uns aos outros. Se este for o caso, então quando ocorre o decaimento beta duplo, dois neutrinos seriam produzidos e imediatamente aniquilados, sem deixar nenhum para trás. “Este é um ingrediente importante para tentar entender por que a matéria dominou a antimatéria no início do universo e por que o universo existe como existe hoje”, diz Dolinski.
A colaboradora da LEGEND, Laura Baudis, que é física experimental na Universidade de Zurique, está animada para ver o que esse experimento descobrirá quando começar a coletar dados ainda este ano. “Há tantas coisas que não sabemos sobre os neutrinos”, diz ela. “Eles ainda estão cheios de surpresas.”
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