Par�metro que baliza a transforma��o de um tipo
de neutrino em outro est� associado � quebra
de simetria entre mat�ria e antimat�ria
Pesquisa em andamento na Fran�a determinou
com precis�o seu valor
(foto do detector interno do Double Chooz / CEA-Saclay / IRFU-SIS)

O experimento, chamado Double-Chooz, ainda est� sendo conduzido, na Fran�a, por uma colabora��o internacional com participa��o brasileira. O f�sico italiano radicado no Brasil Pietro Chimenti participou da colabora��o com o projeto �An�lise bayesiana de θ13 no experimento Double-Chooz�, apoiado pela FAPESP.

�Foram investidos por volta de 40 milh�es de euros no Double-Chooz. Quem gasta um valor desses para obter uma medida quer ter certeza de que essa medida seja muito bem realizada. Para isso, � necess�rio fazer e refazer os c�lculos, empregando m�todos diferentes, com o objetivo de descartar qualquer poss�vel fonte de erro. Minha an�lise, utilizando o m�todo bayesiano, confirmou os dados que haviam sido obtidos com t�cnicas mais convencionais. E isso foi muito bom�, disse Chimenti � Ag�ncia FAPESP. O pesquisador, que atuou na Universidade Federal do ABC (UFABC), em S�o Paulo, �, atualmente, professor-adjunto na Universidade Estadual de Londrina (UEL), no Paran�.

Existem tr�s tipos ou �sabores� (�flavors�) de neutrinos: o neutrino do el�tron, o neutrino do m�on e o neutrino do tau. A �oscila��o dos neutrinos� � o nome gen�rico que se d� para a transforma��o de um tipo em outro. �Trata-se de um fen�meno probabil�stico, que ocorre durante a propaga��o dos neutrinos pelo espa�o�, informou Chimenti.

O experimento Double-Chooz consiste na medi��o do fluxo de neutrinos produzido, em uma determinada dire��o e sentido, pela central nuclear de Chooz, localizada no departamento de Ardennes, pr�ximo � fronteira da Fran�a com a B�lgica. O fluxo � medido por meio de dois detectores id�nticos, situados respectivamente a 400 metros e a 1.050 metros do reator. A diferen�a na quantidade detectada permite calcular a transforma��o de um tipo de neutrino em outro e o �ngulo de mistura entre os tipos.

A medi��o precisa desse �ngulo de mistura, identificado pela sigla θ13 (l�-se �teta um tr�s�), foi o objetivo principal do experimento Double-Chooz � n�o apenas pelo que podia informar acerca da natureza intr�nseca dos neutrinos como, principalmente, por sua conex�o com a viola��o da simetria de carga-paridade nos l�ptons, que produziu o excedente de mat�ria que constituiu o universo.

�Se θ13 fosse nulo, n�o seria poss�vel medir, nas oscila��es, a assimetria de carga-paridade. Por�m, Double-Chooz forneceu um valor diferente de zero. E isso possibilita que experimentos futuros obtenham medidas da viola��o de simetria. Esses experimentos de nova gera��o s�o necess�rios porque, mesmo com θ13 diferente de zero, a assimetria pode ser nula�, argumentou Chimenti. Sua confirma��o das medidas convencionais pelo m�todo bayesiano foi muito bem recebida pelos pares.

Propriedades singulares

Os neutrinos s�o, depois dos f�tons, a segunda part�cula mais abundante do universo. E, pelo fato de n�o serem suscet�veis � intera��o eletromagn�tica nem � intera��o nuclear forte, s�o capazes de atravessar a mat�ria comum, mesmo os corpos compactos, sem que seu movimento seja barrado ou desviado. Essas propriedades singulares lhes conferem um papel �nico na f�sica. At� o final da d�cada de 1990, acreditava-se que n�o tivessem massa. Por�m, experimentos realizados nos laborat�rios Super-Kamiokande, no Jap�o, e Sudbury Neutrino Observatory (SNO), no Canad�, mostraram que, embora muito pequena, a massa do neutrino n�o � nula. Essa descoberta motivou a outorga do Pr�mio Nobel de F�sica de 2015 ao japon�s Takaaki Kajita e ao canadense Arthur McDonald.

No chamado Modelo Padr�o da F�sica de Part�culas, o neutrino faz parte da fam�lia dos l�ptons. Para cada l�pton eletricamente carregado (o el�tron, o m�on e o tau), existe um tipo de neutrino correspondente. O que os experimentos do Super-Kamiokande e do SNO fizeram foi comprovar que um tipo de neutrino se transforma em outro. Essa transforma��o s� � poss�vel pelo fato de o neutrino ter massa.

A demonstra��o da massa da part�cula e a outorga do Nobel a Kajita e McDonald transformaram o estudo dos neutrinos em um dos campos mais promissores da f�sica atual.

Nosso planeta � atravessado regularmente por trilh�es de neutrinos: neutrinos que foram produzidos nos primeiros tempos do universo; neutrinos provenientes de fontes extragal�cticas; neutrinos gerados no interior das estrelas da Via L�ctea; neutrinos originados no Sol; neutrinos resultantes do choque de raios c�smicos com a atmosfera terrestre. Al�m destes, existem tamb�m os neutrinos produzidos na pr�pria superf�cie da Terra pelo processo nuclear conhecido como decaimento beta, muito frequente nas usinas nucleares. S�o estes que foram e ainda est�o sendo medidos pelo experimento Double-Chooz.

O decaimento beta � o processo por meio do qual um n�cleo inst�vel se transforma em outro ao emitir uma part�cula beta (um el�tron ou um p�sitron). No decaimento beta menos, um n�utron se transforma em um pr�ton, ao emitir um el�tron e um antineutrino. No decaimento beta mais, um pr�ton se transforma em um n�utron, ao emitir um p�sitron e um neutrino do el�tron. Al�m desses dois tipos de decaimento, a transforma��o pode ocorrer tamb�m por meio da captura eletr�nica. Nesta, um pr�ton se transforma em um n�utron, ao capturar um el�tron e um neutrino do el�tron.

�Devido � grande pot�ncia da central, o fen�meno � bastante expressivo em Chooz. E o experimento Double-Chooz foi montado para medir a transforma��o de neutrinos do el�tron em outros neutrinos ao se afastarem da fonte que os gerou. O experimento dever� se prolongar por ainda mais um ano. Mas j� proporcionou medidas muito importantes do �ngulo de mistura θ13. E isso suscita muita expectativa em rela��o ao estudo da assimetria entre mat�ria e antimat�ria. A viola��o da simetria de carga-paridade explicaria por que observamos mat�ria e n�o antimat�ria no universo�, finalizou Chimenti.