Ciência

Observatório submarino detecta neutrino mais energético da história da astronomia

Localizado a 3,5 km de profundidade e a 80 km da costa da Sicília, o KM3NeT observa essas partículas-fantasma nas raras ocasiões em que elas interagem com a matéria.

Por Bruno Vaiano SEGUIR SEGUINDO
16 fev 2025, 18h00

Fotografia de uma unidade de detecção do Telescópio de Neutrinos do Quilômetro Cúbico, ou KM3NeT, antes de ser baixada até o fundo do oceano no Mar Mediterrâne. — Um dos aparatos que compõem o observatório submarino KM3NeT, ainda em construção. (Km3net/Reprodução)

Não há coisa mais despretenciosa do que um neutrino. A massa de uma dessas partículas é de 0,0000000000000000000000000000000000002 kg – todos os neutrinos que já atravessaram todas as pessoas que já viveram, somados, pesam 47 gramas. E não pense que foram poucos: há 100 trilhões de neutrinos atravessando seu corpo neste exato momento (a maioria deles oriundos do Sol).

Um cômodo com paredes de chumbo de 10 cm de espessura é capaz de proteger você dos resíduos radioativos de uma bomba nuclear, mas você precisaria de 2 anos-luz de metal se quisesse frear com certeza absoluta o progresso de um neutrino pelo cosmos. Essas partículas, sem carga elétrica e praticamente sem massa, não interagem com basicamente nada no Universo. São fantasminhas inofensivos, que pululam às hordas cosmos afora.

Embora, até onde saiabamos, os neutrinos existam só por existir, detectá-los é de suma importância para os astrônomos porque essas partículas fazem algo peculiar: percorrem o Universo em linha reta, sem se deixar interferir pelos obstáculos no caminho. Isso permite rastrear exatamente qual objeto cósmico produziu cada um desses fantasminhas.

O que nos leva à notícia da vez: o observatório de neutrinos submarino KM3NeT, localizado a 3,5 km de profundidade e a 80 km costa da Sicília, no Mar Mediterrâneo, detectou o neutrino mais energético da história da astronomia, batizado de KM3-230213A. O artigo científico saiu na Nature.

Isso significa que ele foi gerado por algum fenômeno cósmico extremamente violento, capaz de acelerar partículas a energias altíssimas. Alternativamente, pode ser que se trate de um outro tipo de neutrino de alta energia, um neutrino cosmogênico, cuja produção tem a ver com as emissões de luz mais antigas do Universo. A fonte ainda não foi determinada ao certo.

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O observatório é submarino porque detectar neutrinos, você pode imaginar, é uma tarefa inglória. Embora eles passem por nós aos montes o tempo todo, é muito raro um neutrino efetivamente interagir com os átomos que compõem a matéria. Quando isso acontece, é como uma pancada de bola de sinuca: o choque faz várias outras partículas se dispersarem com uma energia altíssima.

Normalmente trata-se de um processo imperceptível. Ocorre em uma escala tão minúscula que só os detectores de um acelerador de partículas como o LHC são capazes de acompanhá-lo. Mas se a colisão ocorre dentro da água, a coisa muda de figura. Porque a velocidade da luz na água é menor que no vácuo. E quando a luz põe o pé no freio, torna-se possível ir mais rápido do que a dita-cuja.

Quando uma partícula particularmente energética ultrapassa a velocidade da luz na água, ela emite um brilho azulado fantasmagórico chamado de radiação Chrenkov. E esse brilho sim pode ser detectado e amplificado por sensores de luz. A partir dessa assinatura luminosa, é possível determinar de que direção veio o neutrino, e o quão energético ele era.

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“Para determinar a direção e a energia deste neutrino, foi necessária uma calibração precisa do telescópio e sofisticados algoritmos de reconstrução de trajetória. Além disso, esta notável detecção foi alcançada com apenas um décimo da configuração final do detector, demonstrando o grande potencial do nosso experimento para o estudo de neutrinos e para a astronomia de neutrinos”, explica Aart Heijboer, gerente de física e software do KM3NeT no momento da detecção, e pesquisador do Instituto Nacional Nikhef de Física Subatômica, na Holanda.

O KM3NeT ainda está em construção, e opera com capacidade parcial. Quando pronto, seus gigantescos detectores ocuparão um volume de 1 km³ de lado. Já existem outros observatórios de neutrinos devidamente ensopados: o mais inusitado deles é o IceCube, localizado no Polo Sul, dentro do colchão de gelo espesso que envolve a Antártica.