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sexta-feira, 9 de outubro de 2015

Os Neutrinos e o Prêmio Nobel de Física!

A Descoberta das Oscilações e Massa dos Neutrinos e o Prêmio Nobel de Física!
Neste ano, precisamento no mês de outubro, fomos surpreendidos com a entrega do prêmio nobel de Física, por mérito a dois grandes físicos, sendo um japonês e outro canadense, numa grande descoberta científica, abrangendo a descoberta das oscilações de uma partícula chamada neutrino, o que demonstrou que ela possui massa.  O neutrino é uma partícula subatômica, sem carga elétrica e que interage com outras partículas, apenas por meio da interação gravitacional e que chega até nós imperceptivelmente. É muito conhecido por suas características extremas: é extremamente leve, existe com enorme abundância e interage com a matéria de forma extremamente débil e despercebida. Um fato muito curioso que foi divulgado é que os Neutrinos são partículas subatômicas com uma massa tão pequena que um deles é capaz de atravessar um cubo de chumbo sólido, com 1 ano-luz de aresta, sem se chocar com a matéria. Informamos que um ano-luz é uma medida de comprimento que corresponde à distância percorrida pela luz em um ano. Essa distância, em quilômetros, equivale a aproximadamente 9,5 x 10¹² Km. Para você saber quanto representa outras medidas astronômicas que são usadas para cálculos entre estrelas, planetas, unidade astronômica, etc., acesse nossa matéria: A Astronomia e a Matemática!

Essa importante descoberta e os trabalhos sobre os neutrinos renderam o Prêmio Nobel de Física, por relevantes feitos, que nos ajudam a compreender o Universo e que podem nos auxiliar no desenvolvimento de tecnologia de fusão nuclear para produzir energia, disse Arthur McDonald, que compartilhou a láurea com o cientista japonês Takaaki Kajita.

Takaaki Kajita (nascido 09 de marco de 1959 e professor da universidade de Tóquio) é um físico japonês, conhecido por suas ricas experiências com os neutrinos.  Ele foi agraciado com o Prêmio Nobel de Física em conjunto com o físico canadense Arthur B. McDonald, conforme já frisamos acima.
A rede de TV pública canadense CBC, noticiou que os cientistas envolvidos afirmaram que "As ciências físicas podem ir além dos modelos tradicionais após os trabalhos sobre o neutrino, considerada uma partícula elementar", e que "têm um impacto significativo na compreensão da evolução do Universo".

No aspecto prático, estas pesquisas permitiram compreender as reações da fusão nuclear ocorridas dentro do Sol e validar os cálculos dessas reações que "de alguma maneira vão nos ajudam a realizar a fusão nuclear na Terra como fonte de energia", explicou o físico "McDonald" que foi agraciado com o prêmio. 

Para que serve o Neutrino?
Desde a metade do século passado, os cientistas buscam meios eficientes de produzir eletricidade, usando o método da fusão que, ao contrário da fissão que é adotado atualmente, pois com este novo método(fusão) não produziríamos infelizmente o lixo nuclear que hoje é gerado nas usinas atômicas, causando muitos riscos no seu descarte. Os esforços, porém, ainda não permitiram criar uma tecnologia nova e viável neste sentido, mas abre um leque útil para sua utilização no futuro.

Aos 72 anos, Arthur McDoland estimou que o anúncio de seu prêmio Nobel, o recompensou por sua dedicação, por vários anos de trabalho. Ele afirma que: "Começamos em 1984 com 16 pessoas e trabalhamos assim durante muitos anos, com o apoio extraordinário do Canadá para fazer algo realmente pouco comum", conta o pesquisador.

McDonald, que é professor aposentado da Queen's University em Kingston (no estado de Ontário), continua envolvido em trabalhos de pesquisa em Física e dirige desde 1989, o Observatório de Neutrinos de Sudbury.

Porque os neutrinos desapareciam na Terra?






O estudo dos neutrinos que se deslocam no espaço e que atravessam a Terra como fantasmas era um grande quebra-cabeça para a física, antes dos trabalhos de McDonald e Kajida. Muitos físicos acreditavam que essas partículas, produzidas no Sol e por raios cósmicos que incidem sobre a atmosfera terrestre, estavam sumindo durante a trajetória, pois boa parte delas não estava sendo detectado. Interessante é que nossos corpos são atravessados por trilhões deles a cada segundo, sem que o percebamos.

Os cientistas haviam calculado quantas das partículas solares deveriam chegar à Terra, mas os primeiros experimentos de detecção só acharam um terço dos neutrinos esperados, e os físicos não sabiam o porquê desta causa. Neutrinos produzidos na atmosfera também pareciam estar desaparecendo. Isso desafiava os princípios básicos da física, porque essas partículas elementares não somem sem deixar pista.
Elaborando experimentos sofisticados com detectores ultrassensíveis em cavernas profundas para evitar interferências externas, Kajida e McDonald levaram à detecção das partículas desaparecidas. Os neutrinos estavam, na verdade, mudando de um tipo para outro, o que dificultava a investigação. O problema é que os neutrinos produzidos no Sol, por exemplo, são de uma classe específica, associada aos elétrons, ou as partículas de carga negativa nos átomos. Finalmente, os experimentos dos dois físicos ganhadores do Nobel de 2015 mostraram que os neutrinos do elétron também poderiam se transformar em "neutrinos do tau" ou "neutrinos do múon", associados a outras partículas elementares. Uma implicação disso era que essas partículas possuem massa e que poderiam oscilar, algo que não era por eles esperado.
O descobrimento dessas oscilações, ou metamorfoses dos neutrinos, explicaram porque até dois terços deles, que as teorias previam que deveriam chegar à Terra nunca eram detectados anteriormente.


Como foi feito o complicado estudo das oscilações dos Neutrinos?
Segundo algumas fontes da mídia, não foi nada fácil para estes dois pesquisadores contemplados com este merecido prêmio, conseguir êxito em suas experiências com os neutrinos, o que demandou muito trabalho, investimentos e dedicação,  pois eles tiveram que se submeterem às seguintes situações nada confortáveis, mas valeu a pena todo o esforço.

O pesquisador ora agraciado "Kajita", para conseguir observar a oscilação dos neutrinos, se valeu de uma enorme piscina(Super-kamiokande), abastecida com dezenas de milhares de toneladas de água, que foi construída a um quilômetro debaixo da terra no Japão. Ele observou que em algumas ocasiões, quando um neutrino atravessa a água, ele interagia com os elétrons desse líquido, lançando um brilho que permite capturar e estudá-los através de uma foto instantânea dessas esquivas partículas.  Kajita,  também se concentrou nos neutrinos que chegam da atmosfera e observou que eles oscilam entre dois estados ou identidades diferentes. 

McDonald, por sua vez trabalhou a mais de dois quilômetros debaixo da terra, em uma antiga mina de níquel em Ontário e que foi transformada no Observatório de Neutrinos de Sudbury. Graças a essa instalação, ele conseguiu comprovar que os neutrinos produzidos no Sol não estavam desaparecendo em seu caminho para a Terra, mas ao chegar por aqui, quando simplesmente tinham oscilado, mudando de identidade e por isso, se explica porque cerca de 2/3 deles despareciam e que chegou até serem chamados de fantasmas em estudos iniciais.

CONCLUSÃO:
Na nossa modesta opinião, essa talvez tenha sido uma das maiores descobertas feitas pelo homem nos últimos tempos. Talvez não vamos nos beneficiar agora de suas aplicações na prática, como por exemplo, para produção de energia, que hoje sabemos é o bem mais valioso e precioso para as civilizações atuais. Com certeza, o conhecimento das oscilações dos neutrinos assim como de sua massa, serão aplicados no futuro para geração de uma energia limpa e sem produzir o tão temido lixo atômico que vem causando muitos males a todos, inclusive colocando em risco o nosso planeta.  Estima-se que 50 trilhões de neutrinos atravessem o nosso corpo diariamente.
A verificação experimental destas oscilações e da descoberta da massa dos neutrinos  e ainda que minúscula,  propiciou o desafio do Modelo Padrão da física, mostrando que a teoria atual não pode ser considerada como uma teoria completa dos constituintes fundamentais do Universo.
Se você se interessou em saber mais sobre os estudos da energia, não deixe de acessar neste site, nossa matéria chamada: Fontes de Energia e a Teoria da Relatividade de Einstein!

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