A China criou o maior detector de neutrinos do mundo – ele começará a operar em 2025

O estudo dos neutrinos, juntamente com a busca pela matéria escura, está se tornando um novo tipo de competição entre países avançados. A China entrou facilmente na corrida com os Estados Unidos. Enquanto agitam o novo complexo experimental DUNE, a China conclui a criação do maior detector de neutrinos do mundo, o JUNO, escondido a uma profundidade de 700 m sob as colinas do sul do país. A construção da instalação começou em 2015 e está prevista para ser comissionada em 2025.

Fonte da imagem: Xinhua

A mídia chinesa noticiou a conclusão de um detector esférico feito de acrílico. Seu diâmetro chega a 35,4 m, e a altura da câmara com ele chega a 12 andares. O detector será preenchido com 20 mil toneladas de líquido, que explodirá ao interagir com um neutrino que passa pelo detector. Sensores sensíveis à luz na esfera medirão a trajetória e a energia do neutrino que reagiu com a substância. E estes serão eventos bastante raros. Embora a Terra, você e eu sejamos continuamente lavados por um fluxo de vários neutrinos – a cada segundo, 60 bilhões dessas partículas passam por uma seção transversal com área de 1 cm2 – para a interação dos neutrinos com a matéria com probabilidade de 50%, é necessária uma parede de chumbo com a espessura de um ano-luz.

O detector JUNO na China detectará aproximadamente 40 neutrinos todos os dias de reatores nucleares próximos de usinas nucleares (sua localização foi escolhida levando em consideração a detecção de antineutrinos do reator), vários neutrinos atmosféricos (decorrentes da interação de partículas cósmicas com átomos de gás em atmosfera), um geoneutrino (do decaimento de núcleos radioativos nas entranhas da Terra) e milhares de neutrinos solares. Ao longo de 6 anos de trabalho, os cientistas esperam detectar cerca de 100 mil neutrinos e fazer grandes progressos no seu estudo.

Previu-se que os neutrinos eram partículas sem massa. Depois dos fótons, eles são os mais abundantes no Universo. Mais tarde descobriu-se que os neutrinos oscilam – à medida que se movem pelo espaço, mudam de um tipo para outro (são três no total). Isso acontece devido à presença de massas em cada um dos neutrinos, e são todos diferentes. Cada tipo (massa) tem sua própria frequência de propagação de ondas (veja a natureza dual das partículas elementares). A coincidência de fases produz um neutrino de múon e as antifases produzem um neutrino de elétron. Em outros casos é normal. À medida que os neutrinos se propagam, eles mudam de um tipo para outro à medida que suas somas de fases mudam. A experiência chinesa JUNO e a experiência americana DUNE deveriam trazer mais clareza à questão da hierarquia das massas dos três tipos de neutrinos.