Espao
Redação do Site Inovação Tecnológica – 27/08/2025
O grande detector esfrico do JUNO. direita, um trabalhador inspecionando o tanque d uma ideia da dimenso do laboratrio.
[Imagem: JUNO Collaboration]
Hierarquia de massa dos neutrinos
Aps mais de uma dcada de preparao e construo, o observatrio de neutrinos JUNO est com seu tanque totalmente cheio, contendo 20.000 toneladas de cintilador lquido, uma substncia que emite luz ao interagir com partculas, permitindo a deteco dos neutrinos.
O JUNO (Observatrio Subterrneo de Neutrinos de Jiangmen) o primeiro de uma nova gerao de experimentos de neutrinos de grande porte a atingir esse estgio. A operao de teste inicial mostrou que os principais indicadores de desempenho atenderam ou superaram as expectativas de projeto, permitindo que o JUNO iniciasse a coleta de dados ontem, 26 de agosto.
O observatrio est localizado em Kaiping, na China, a 700 metros de profundidade e uma distncia de cerca de 53 km de diversos reatores nucleares, que funcionam como fontes de neutrinos.
O objetivo principal do JUNO ser determinar a hierarquia de massa dos neutrinos, ou seja, se o terceiro estado de massa (ν3) mais pesado que o segundo (ν2).
Os neutrinos so partculas elementares, mas com uma massa to pequena que muito difcil de medir. Conhecemos trs “sabores” de neutrinos – neutrino do eltron, neutrino do mon e neutrino do tau. Contudo, esses sabores no correspondem diretamente a estados de massa fixos. Em vez disso, os neutrinos que detectamos so uma mistura de trs estados de massa diferentes, chamados estados de massa 1, 2 e 3. O objetivo inicial do JUNO ser responder como esses trs estados de massa se ordenam.
Isso diferente do objetivo de outro grande observatrio de neutrinos, o DUNE, nos EUA, cujo objetivo principal investigar a violao de simetria CP nos neutrinos, o que pode explicar por que o Universo feito de matria e no de antimatria.
“A concluso do enchimento do detector JUNO e o incio da coleta de dados representam um marco histrico. Pela primeira vez, temos em operao um detector desta escala e preciso dedicado a neutrinos. O JUNO nos permitir responder a perguntas fundamentais sobre a natureza da matria e do Universo,” disse o professor Yifang Wang, do Instituto de Fsica de Altas Energias (IHEP) da China.
Dois eventos de neutrino captados durante a fase de comissionamento do observatrio (5.7MeV esquerda e 2.2MeV direita).
[Imagem: JUNO Collaboration]
Como o observatrio de neutrinos
Ao contrrio de outros observatrios de neutrinos, a determinao da ordem de massa pelo JUNO independente dos efeitos da matria na Terra e, em grande parte, isenta de degeneraes de parmetros. Isso trar melhorias de vrias ordens de grandeza na preciso de diversos parmetros da oscilao dos neutrinos (quando um sabor de neutrino se transmuta em outro) e permitir estudos sobre neutrinos do Sol, supernovas, da atmosfera e da prpria Terra. O observatrio tambm permitir explorar partes desconhecidas da fsica, incluindo a busca por neutrinos estreis e pelo decaimento de prtons.
Foram seis meses para injetar cuidadosamente as 20.000 toneladas de cintilador lquido na esfera de acrlico de 35,4 metros de dimetro, deslocando a gua. Todo o processo visou alcanar requisitos rigorosos de pureza, transparncia ptica e radioatividade extremamente baixa. Ao mesmo tempo, a equipe fez a depurao, o comissionamento e a otimizao do detector, permitindo uma transio perfeita para a operao completa imediatamente aps a concluso do enchimento.
A esfera com 20.000 toneladas de cintilador est alojada no centro de uma piscina de gua com 44 metros de profundidade. Uma estrutura de ao inoxidvel com 41,1 metros de dimetro suporta a esfera de acrlico de 35,4 metros, o cintilador, 20.000 tubos fotomultiplicadores (PMTs) de 20 polegadas, 25.600 PMTs de 3 polegadas, componentes eletrnicos, cabeamento, bobinas de compensao antimagntica e painis pticos. Todos os fotomultiplicadores operam simultaneamente para capturar a luz de cintilao das interaes dos neutrinos e convert-la em sinais eltricos.
O JUNO foi projetado para uma vida til cientfica de at 30 anos, com uma atualizao j planejada para capacit-lo a procurar tambm pelo decaimento beta duplo sem neutrinos. Isso permitir estudar a escala absoluta de massa dos neutrinos e testar se os neutrinos so partculas de Majorana, abordando questes fundamentais que abrangem fsica de partculas, astrofsica e cosmologia.
Outras notcias sobre:
