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NEUTRINO e Neutralino
Neutralino é um amálgama das superparceiras do fóton (que transmite a força eletromagnética). O nome é um tanto infeliz: "neutralino" soa muito parecido a "neutrino", e as duas partículas, de fato, compartilham várias propriedades, mas são bem diferentes.
O atual modelo padrão das partículas elementares não contém exemplos de partículas que poderiam servir como matéria escura fria, mas extensões do modelo padrão - criadas por motivos inteiramente separados das necessidades da astronomia - oferecem muitos candidatos plausíveis:
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Neutralino (Teoria de supersimetria predizem que o neutralino interagirá por meio de uma força maior que a gravitação: a força nuclear fraca)
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Bóson Z (que transmite a força nuclear fraca: gravitação)
* e talvez, outros tipos de partículas
Embora o neutralino seja pesado, pelos padrões normais, é a mais leve das partículas supersimétricas. Como tal, ele deve ser estável: se uma superpartícula é instável, ela deve decair para duas superpartículas mais leves, e o neutralino já é a mais leve.
A massa, estabilidade e neutralidade do neutralino satisfazem todos os requisitos para uma matéria escura fria.
O neutralino é uma partícula especialmente avessa a colisão. Considerando-se a massa estimada de neutralino e sua baixa tendência a colisão, a massa total em neutralinos casa-se quase exatamente com a massa inferida para matéria escura do Universo. Esta correspondência é um sinal de que neutralinos seriam realmente matéria escura.
O neutralino é uma partícula prevista pela chamada extensão supersimétrica (SUSY) do modelo padrão. A supersimetria pode unificar as forças eletrofraca e forte (e mesmo a gravidade). SUSY prevê que todas as partículas do modelo padrão possuem superparceiros (designados por um sufixo "ino", como o fotino que é o parceiro supersimétrico do fóton). Quarks e léptons, que são férmions (partículas com spin semi-inteiro ímpar), possuem superparceiros que são bósons (partículas com spin inteiro), enquanto os bósons que carregam as forças fundamentais possuem superparceiros fermiônicos.
Os superparceiros das partículas conhecidas são muito pesados e fora do alcance energético dos aceleradores de partículas em operação no momento. Entretanto o neutralino é uma superposição de estados associados aos Higgsinos (superparceiros associados aos bósons de Higgs) e que tem a propriedade de ser estável (o que significa que eles ainda devem existir como relíquias do big bang) além de ser a partícula supersimétrica mais leve (50-500GeV/c2) e justamente por isso altamente testável. O bóson the Higgs é uma partícula prevista pelo modelo padrão e seria responsável por conferir massa aos bósons mediadores da interação eletrofraca. Físicos de partículas trabalhando no experimento ALEPH em andamento no LEP (Large Electron Positron) anunciaram a possível descoberta do Higgs (considerado o "Santo Graal" da física de partículas) com massa de 114,9 GeV/c2. O experimento continua coletando dados para afastar a possibilidade de eventos de fundo.
No tocante à parte experimental, destacam-se o experimento no Livermore National Laboratory em busca de axions e os experimentos DAMA (em Gran Sasso, Itália) e CDMS (em Stanford) em busca de neutralinos existentes no halo da Via-láctea. Estes dois últimos são experimentos muito sofisticados montados em minas a vários metros de profundidade no subsolo e utilizando detetores de alta tecnologia. A colaboração DAMA recentemente anunciou a deteção de neutralinos (suspense) . O resultado não foi reproduzido pelo CDMS, entretanto estes utilizam detetores diferentes e sua atual sede, em Stanford, não fica muito abaixo do solo, estando sujeita a interferência de neutrinos atmosféricos. Eles estão se mudando para uma nova sede, metros de profundidade no subsolo (para se livrarem da interferência dos neutrinos atmosféricos) . Além disso ambos estão fabricando detetores mais sensíveis que poderão confirmar os resultados logo. (Ver: Laboratório)
A descoberta do bóson de Higgs é importante para consolidar o modelo padrão das partículas elementares e ao mesmo tempo proporciona a base para a sua extensão supersimétrica; o neutralino, por exemplo, é uma superposição de higgsinos. A descoberta dos neutralinos por sua vez constituiria a primeira evidência empírica para a supersimetria além de explicar a natureza da matéria escura fria, consolidando o modelo de matéria escura fria de formação de estrutura (tão bem sucedido na explicação das estruturas do universo em grande escala- os aglomerados, os vazios, os filamentos, as paredes, etc.) . Juntamente com a descoberta da massa do neutrino (o modelo padrão prevê neutrinos sem massa) estes novos avanços estão apontando para uma nova física e como veremos a recente descoberta da constante cosmológica e do universo acelerado também estão apontando para uma nova cosmologia que consolidou o cenário inflacionário. Também é interessante observar a prolífica interação entre a física de partículas e a cosmologia, uma área de pesquisa denominada astrofísica de partículas.
Ricardo O. de Mello
Estudante de doutorado do Departamento de Física-Matemática do Instituto de Física da USP na área de Física de Partículas e Campos. Atualmente pesquisa gravitação quântica em 1+1 dimensões.
MATÉRIA ESCURA FRIA.
Se pudéssemos ver a matéria escura fria, a Via Láctea pareceria muito diferente. O familiar disco espiral, onde se localiza a maiorias das estrelas, seria encoberto por uma densa névoa de partículas de matéria escura. Os astrônomos avaliam que a névoa escura tem dez vezes a massa do disco, e é quase dez vezes maior em diâmetro.
Tudo que sabemos é que a matéria escura se junta, provendo uma âncora gravitacional para galáxias e estruturas maiores como aglomerados de galáxias.
Afinal, considera-se que a matéria escura domina a Galáxia.
Neutrino
V. A. FIRSOFF, astrônomo, sugeriu a possibilidade da existência de “partículas elementares do material espiritual”, que propôs fossem chamadas de mindons (do inglês mind, espírito).
Nosso universo não é mais verdadeiro do que o dos neutrinos. Eles existem, mas num espaço diferente, regido por leis diferentes. Em nosso espaço, nenhum corpo pode ultrapassar a velocidade da luz. O neutrino, no entanto, não está sujeito a campos de gravidade nem eletromagnéticos. Portanto, não está condicionado ao nosso limite de velocidade e pode ter o seu tempo, diferente. Poderá até se deslocar mais rapidamente do que a luz, o que o faria, relativisticamente, retroceder na nossa escala de tempo.
As análises que fizemos das entidades espirituais nos levam a crer que o mindon não tem local definido no que podemos chamar de espaço físico, ou melhor, gravieletromagnético. Sob esse aspecto lembram o neutrino ou, mesmo, um elétron rápido. Isto já sugere um tipo diferente de espaço mental, regido por leis diferentes, o que vem a ser corroborado pelas experiências parapsicológicas feitas na Universidade Duke e alhures. Parece que esta espécie de percepção envolve uma interação mental, sujeita a leis próprias, definindo um tipo diferente de espaço-tempo.
primeiro, terá de reconhecer, por seus próprios meios, suas averiguações, seus cálculos e suas induções, senão a certeza, pelo menos a probabilidade da existência do Espírito e das dimensões espirituais da Vida;
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e segundo, construir novas aparelhagens e sobretudo novos métodos de investigação para penetrar nesses novos domínios.
Neste último caso, as dificuldades a vencer serão imensas, porque somente o Espírito pode ver, identificar e examinar o Espírito. É questão de consciências, através do desenvolvimento racional de faculdades psicofísicas capazes de serem utilizadas para a produção útil de fenômenos investigáveis.
Com respeito à constituição da matéria escura quente existente no cosmo, os candidatos "tradicionais" são os neutrinos massivos e os áxions. neutrinos massivo leve representa a extensão mais simples do modelo padrão.
Contudo sua contribuição não pode ser maior do que 10% da densidade crítica do universo, ao custo de seu fluxo impedir a formação de estruturas.
Os neutrinos já foram antes uma possibilidade proeminente como matéria escura, e seu papel continua em debate, mas experimentos mostram que seu peso é provavelmente muito pequeno. Além disso, eles são "quentes".
Revista SCIENTIFIC AMERICAN - Brasil - ANO 1 - N° 11 - Abril de 2003
O GEFAN é formado por pesquisadores das três universidades estaduais paulistas e dedica-se ao estudo das propriedades fundamentais do neutrino.
Grupo de Estudos de Física e Astrofísica de Neutrinos - GEFAN
Neutrino
V. A. FIRSOFF, astrônomo, sugeriu a possibilidade da existência de “partículas elementares do material espiritual”, que propôs fossem chamadas de mindons (do inglês mind, espírito).
Nosso universo não é mais verdadeiro do que o dos neutrinos. Eles existem, mas num espaço diferente, regido por leis diferentes. Em nosso espaço, nenhum corpo pode ultrapassar a velocidade da luz. O neutrino, no entanto, não está sujeito a campos de gravidade nem eletromagnéticos. Portanto, não está condicionado ao nosso limite de velocidade e pode ter o seu tempo, diferente. Poderá até se deslocar mais rapidamente do que a luz, o que o faria, relativisticamente, retroceder na nossa escala de tempo.
As análises que fizemos das entidades espirituais nos levam a crer que o mindon não tem local definido no que podemos chamar de espaço físico, ou melhor, gravieletromagnético. Sob esse aspecto lembram o neutrino ou, mesmo, um elétron rápido. Isto já sugere um tipo diferente de espaço mental, regido por leis diferentes, o que vem a ser corroborado pelas experiências parapsicológicas feitas na Universidade Duke e alhures. Parece que esta espécie de percepção envolve uma interação mental, sujeita a leis próprias, definindo um tipo diferente de espaço-tempo.
A Ciência humana...
primeiro, terá de reconhecer, por seus próprios meios, suas averiguações, seus cálculos e suas induções, senão a certeza, pelo menos a probabilidade da existência do Espírito e das dimensões espirituais da Vida;
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e segundo, construir novas aparelhagens e sobretudo novos métodos de investigação para penetrar nesses novos domínios.
Neste último caso, as dificuldades a vencer serão imensas, porque somente o Espírito pode ver, identificar e examinar o Espírito. É questão de consciências, através do desenvolvimento racional de faculdades psicofísicas capazes de serem utilizadas para a produção útil de fenômenos investigáveis
Com respeito à constituição da matéria escura quente existente no cosmo, os candidatos "tradicionais" são os neutrinos massivos e os áxions. neutrinos massivo leve representa a extensão mais simples do modelo padrão.
Contudo sua contribuição não pode ser maior do que 10% da densidade crítica do universo, ao custo de seu fluxo impedir a formação de estruturas.
Os neutrinos já foram antes uma possibilidade proeminente como matéria escura, e seu papel continua em debate, mas experimentos mostram que seu peso é provavelmente muito pequeno. Além disso, eles são "quentes".
Neutrino camaleão abre caminho para uma nova física
Redação do Site Inovação Tecnológica - 01/06/2010
Cientistas do experimento Opera, localizado no laboratório Gran Sasso, na Itália, fizeram a primeira observação direta de uma partícula tau em um feixe de neutrinos do múon - isto significa que a partícula "oscilou", isto é, mudou de um tipo para outro.
Encontrar o tau do múon representa ter achado a peça que faltava em um quebra-cabeças que tem desafiado a ciência desde 1960.
O feixe de neutrinos foi enviado através da terra do CERN, onde está situado também o
LHC, a 730 km de distância do detector.
Neutrinos
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. Calcula-se que 50 trilhões de neutrinos atravessam o nosso corpo diariamente.
Existem três tipos de neutrinos: neutrino do elétron, neutrino do múon e neutrino do tau.
O quebra-cabeças dos neutrinos começou com uma experiência pioneira, realizada na década de 1960, que acabou rendendo o Prêmio Nobel de Física a Ray Davies.
Davies observou que os neutrinos vindos do Sol chegavam à Terra em um número muito menor do que os modelos teóricos previam: ele concluiu que, ou os modelos solares estavam errados ou algo estava acontecendo com os neutrinos em seu caminho.
Oscilação dos neutrinos
Uma possível solução para o enigma foi dada em 1969 por Bruno Pontecorvo e Vladimir Gribov, que sugeriram que mudanças oscilatórias, que eles chamaram de "mudanças camaleônicas", poderiam fazer com que os neutrinos transmutassem de um tipo para outro. Seria por isso que os neutrinos esperados não eram detectados em número suficiente.
Desde então, diversos experimentos observaram o desaparecimento dos neutrinos do múon, confirmando a hipótese da oscilação, mas até agora nunca havia sido observado o aparecimento de um neutrino do tau a partir de um feixe puro de neutrinos do múon.
Agora, pela primeira vez, os cientistas capturaram o neutrino camaleão conforme ele mudou de um neutrino do múon para um neutrino do tau.
"Estamos confiantes de que este primeiro evento será seguido de outros, que irão demonstrar plenamente a oscilação dos neutrinos," disse Antonio Ereditato, da colaboração Opera.
Paciência de físico
O achado é resultado de sete anos de construção do detector Opera, e mais três anos de disparos de um feixe de neutrinos, fornecido pelo CERN.
Durante esse tempo, bilhões de bilhões de neutrinos do múon foram enviados do CERN até Gran Sasso, em uma viagem que dura apenas 2,4 milissegundos.
A raridade da oscilação dos neutrinos, juntamente com o fato de que os neutrinos interagem muito fracamente com a matéria, torna este um tipo de experimento muito delicado e muito difícil de fazer.
O feixe de neutrinos do CERN foi ligado pela primeira vez em 2006, e desde então os pesquisadores do O
PERA estão peneirando cuidadosamente seus dados para encontrar sinais do aparecimento de partículas de tau, um sinal de que um neutrino do múon teria oscilado em um neutrino do tau.
Paciência parece ser um pré-requisito fundamental na pesquisa da física de partículas.
A grande expectativa é que essas partículas subatômicas ainda desconhecidas possam ajudar a lançar alguma luz sobre a Matéria Escura, um tipo desconhecido de matéria que compõe um quarto da massa do Universo. [Imagem: Opera]
Nova Física
Mas o que é mais importante é o que está por vir.
Embora feche um capítulo na compreensão da natureza dos neutrinos, a observação das oscilações dessas partículas, transmutando-se de um tipo em outro, é uma forte evidência de uma física totalmente nova.
A questão é que, na teoria que os físicos usam para explicar o comportamento das partículas fundamentais, conhecida como o Modelo Padrão, os neutrinos não têm massa.
Contudo, para que eles sejam capazes de oscilar eles devem ter massa - logo, algo deve estar faltando no Modelo Padrão.
Apesar de seu enorme sucesso em descrever as partículas que compõem o Universo visível, e as interações entre essas partículas, há muito tempo os físicos sabem que o Modelo Padrão não explica tudo.
Uma das possibilidades levantadas para essa nova física é a existência de outros tipos de neutrinos, ainda não detectados experimentalmente.
A grande expectativa é que essas partículas subatômicas ainda desconhecidas possam ajudar a lançar alguma luz sobre a
Matéria Escura, um tipo desconhecido de matéria que compõe um quarto da massa do Universo.
Outra sinalização dessa nova física foi dada há poucos dias pela descoberta de uma
assimetria entre a matéria e a antimatéria.
www.sciam.com.br
O GEFAN é formado por pesquisadores das três universidades estaduais paulistas e dedica-se ao estudo das propriedades fundamentais do neutrino.
Grupo de Estudos de Física e Astrofísica de Neutrinos - GEFAN
http://www.neutrinos.if.usp.br/
LINKs
A Supernova 1987A e os Neutrinos: http://www.fisica.ufc.br/estrelas/estrela5.htm
Enciclopédia Online: http://enciclopedia.tiosam.com/enciclopedia/enciclopedia.asp?title=Neutrino
Neutrinos do cosmo: http://www.comciencia.br/reportagens/cosmicos/cos11.shtml
Agência FAPESP
Revista SCIENTIFIC AMERICAN - Brasil - ANO 1 - N° 11 - Abril de 2003
www.sciam.com.br
Revista SCIENTIFIC AMERICAN- ANO 1 - N°11 Abril de 2002.
