Fantasmas têm massa

“O Livro do Universo não pode ser entendido sem primeiro se aprender a compreender o alfabeto que o compõe. Ele é escrito em linguagem matemática, e seus caracteres são triângulos, círculos e outras figuras geométricas, sem as quais é humanamente impossível entender uma única palavra dela; sem eles, fica-se vagando em um labirinto escuro”

Galileu Galilei (1564-1642), em O Ensaiador (1623)

O Prêmio Nobel de Física de 2015, concedido aos cientistas Arthur McDonald (Canadá) e Takaaki Kajita (Japão), por terem mostrado que os neutrinos – o Poltergeist das partículas – têm massa, pode ter deixado boquiaberto o público leigo (muita gente deve pensar assim: isso não é comigo), mas a comprovação já era esperada pela Ciência, desde que, em 1933, o italiano Enrico Fermi (Nobel em 1938) assim batizou a misteriosa partícula subatômica descrita em teoria por outro físico, o austríaco Wolfgang Ernst Pauli (Nobel em 1945), que por sua vez ajudou a desbravar os caminhos abertos pelos atomistas e por Albert Einstein e sua Teoria Geral da Relatividade. A ciência é esse encadeamento de ideias cujo limite é o próprio cosmos.

Modelo atômico de Rutherford

Sabemos hoje que os átomos não são as menores partículas que temos notícia. Sabemos que eles não são indivisíveis e que o modelo atômico clássico (elétrons, prótons e nêutrons) foi apenas um trampolim para chegarmos a mais extraordinária (confusa e pirada) parte do conhecimento científico humano, esta que trata do bizarro mundo das partículas subatômicas.

Isaac Newton

Para complicar as coisas, todo o entendimento das leis da Mecânica e da gravidade atribuído às formulações de Isaac Newton (1642-1727), válido para as coisas grandes, corpos e matéria incluindo planetas e galáxias, meio que entrou em choque quando a ciência mergulhou nos átomos, e percebeu que os enunciados universais newtonianos não valiam da mesma forma para a estrutura atômica da matéria, o tal comportamento subatômico. Hoje, o mundo se equilibra entre a Física Clássica e a Mecânica Quântica, e olhe lá. Uma para o muito grande, outra para o muito pequeno.

Feita a consideração, passamos à constatação de que os neutrinos, afirmam os cientistas, depois dos fótons são as partículas mais presentes no universo. São partículas subatômicas sem carga elétrica (não confundir com os nêutrons) de difícil detecção. Imaginava-se que, por terem carga desprezível, podem passar por tudo o que se imagina no universo, incluído os seres vivos, as coisas inanimadas, o planeta terra, a lua, tudo.

Dizem que, se um feixe de neutrinos fosse disparado contra uma parede de chumbo de espessura de 3.000 anos-luz (!!!), algo totalmente absurdo, metade passaria por ela sem ser detida. E mais: neste exato momento cerca de 100 trilhões de neutrinos estão passando por nosso corpo. Algo muito difícil de imaginar e compreender, é claro.

Podemos dizer que a ciência humana considera que essas ultra-mega-subpartículas viajam por aí mais rápidas que a velocidade da luz. Considerando, por exemplo, um átomo de hélio, com carga negativa (elétron), carga positiva (próton) e um núcleo de prótons e nêutrons, o neutrino seria integrante fundamental dessa turma, mas subpartícula sem carga, 500 mil vezes mais leve que um elétron. Imaginava-se, como dito, que os neutrinos não tinham massa e viajavam à velocidade da luz.

Mais estranho: conforme viajam por aí, mudam de roupa e adquirem outra identidade. Uma hora é múon, múon-neutrino, tau ou tau-neutrino. Já os quarks, partículas binárias, presentes nos núcleos dos átomos, são mais extravagantes e, conforme mudam (ou adquirem sabores, como dizem no jargão quântico), atendem por nomes como “estranho”, “charme”, “bottom” e “top”.

Representação artística da emissão solar de neutrinos

Diferentes dos quarks, neutrinos são léptons, partículas que existem por si só. A ciência entende que raios cósmicos e as reações termonucleares no sol fazem os neutrinos viajar no espaço, constituindo essa a maior emissão dessas partículas a atingir a Terra.

Não conseguimos ver e nem sentir os neutrinos passando. Difícil até imaginar que eles possam interagir com a matéria. É dado como certo que muitos foram criados já no Big Bang, enquanto outros vivem aparecendo, como resultado de vários processos que ocorrem no espaço e na Terra.

Supernova, explosão estelar

Geram neutrinos desde a explosão de supernovas e a morte de estrelas massivas, quanto as reações nas usinas nucleares e a radioatividade pura e simples que existe por aí. De nossos corpos, uma média de 5.000 neutrinos é liberada por segundo, quando ocorre o “decaimento” de um isótopo de potássio. Sim, nossos corpos emitem radioatividade.

Sol: usina de reações termonucleares

Quanto aos neutrinos vindos do sol, apenas uma parte era detectada por aqui. O que acontecia com as “partículas fantasmas” era um problema de difícil resolução. Experimentos levados a cabo pelos cientistas laureados com o Nobel, em detectores (“coletores de neutrinos”) localizados a mais de mil metros de profundidade, em minas no Japão e no Canadá, não só registraram a passagem de neutrinos como permitiu observar a existência de massa nessas estranhas partículas.

Takaaki Kajita e Arthur McDonald, Nobel de Física 2015

Em 1998, Takaaki Kajita apresentou a descoberta de que os neutrinos, em seu caminho até o detector Super-Kamiokande, no Japão, mudavam de identidade, variando entre tau, elétron e múon-neutrino. No Canadá, no Sudbury Neutrino Observatory, Arthur McDonald estudava os neutrinos vindos do sol. Em 2001, ele também obteve a evidência de que os neutrinos mudavam de roupa no trajeto até a Terra. Ambos descobriram um novo fenômeno, a oscilação dos neutrinos.

Detector de neutrinos

 A metamorfose que acomete os neutrinos, fazendo-os mudar de identidade, só é possível porque essas partículas fundamentais têm massa. Os problemas só estão começando, pois se admitimos que essas coisas têm massa, implica aduzir que o modelo padrão até então imaginado como aquele capaz de explicar o mais profundo funcionamento da matéria já não é tão capaz assim de detalhar as coisas fundamentais que acontecem no universo.

Olha, estamos falando de coisas que fazem parte da matéria escura, aquela que não podemos ver, mas podemos detectar.

Se os neutrinos têm massa, quer dizer então que eles podem interagir gravitacionalmente entre eles e o resto do universo? Próximas perguntas: qual a massa dos neutrinos? O que os faz serem tão leves? Há mais algum tipo além dos três que se sabe? Por que são tão diferentes das partículas elementares? Gravidade diz respeito à Física Clássica, não à Física Quântica! Que confusão.