Experimento sugere novo tipo de neutrino

Um experimento realizado no Fermilab parece elucidar uma descoberta relatada há mais de 20 anos e que mostraria falhas no Modelo Padrão da Física.

© Fermilab (neutrinos no experimento MiniBooNE)

Há indícios da existência de uma nova partícula elementar: um quarto tipo de neutrino. Mais do que isso, os resultados mostram a violação de uma simetria fundamental do Universo, que estabelece que as partículas de antimatéria se comportam da mesma forma que os seus equivalentes de matéria.

Neutrinos são partículas elementares neutras, que nascem do decaimento radioativo de outras partículas. Os neutrinos conhecidos são: o neutrino do elétron (ν_e), o neutrino do múon (ν_μ) e o neutrino do tau (ν_τ).

Independentemente do sabor original de um neutrino, essas partículas constantemente mudam de um tipo para outro, em um fenômeno chamado "oscilação de sabores dos neutrinos", onde um neutrino do elétron pode se tornar um neutrino do múon e, posteriormente, voltar a ser um neutrino do elétron.

Agora, no experimento chamado MiniBooNE (Mini Booster Neutrino Experiment), foi detectado mais oscilações dos neutrinos do que seria possível se houvesse apenas três sabores deles. Num intervalo de energia entre 475 MeV  e 1250 MeV existiam 5,66 x 10²º prótons no alvo.

Estes resultados implicam que, ou há novas partículas, ou há forças que não haviam sido consideradas. A explicação mais simples envolve considerar a existência de novas partículas parecidas com os neutrinos, ou neutrinos estéreis, que não sofrem as interações fracas normais. Os neutrinos estéreis poderiam ajudar a explicar a composição da matéria escura e a assimetria do Universo.

Os três tipos conhecidos de neutrinos interagem com a matéria principalmente através da força nuclear fraca, o que os torna difíceis de detectar. A hipótese é que esse quarto sabor não interagiria através da força fraca, tornando-o ainda mais difícil de identificar.

Resultados similares do experimento MiniBooNE foram obtidos recentemente, quando cientistas europeus detectaram o que eles chamaram de neutrino camaleão, justamente porque os neutrinos mostraram uma oscilação maior do que a prevista pelo Modelo Padrão.

Os resultados agora obtidos parecem violar também a "simetria de paridade de carga" do Universo, que afirma que as leis da Física se aplicam da mesma forma às partículas e às suas equivalentes antipartículas. Violações desta simetria já foram vistas em alguns decaimentos raros, mas nunca antes com neutrinos.

Os experimentos, contudo, ainda não são definitivos. Novos dados precisam ser  coletados para que seja possível descartar de vez todas as predições feitas pelo Modelo Padrão.

Fonte: Physical Review Letters