Antineutrinos

Os cientistas estão interessados em antineutrinos, tanto por razões práticas como teóricas. No lado prático, os antineutrinos são produzidos em quantidades prodigiosas em reactores nucleares, e estes antineutrinos podem ser utilizados para monitorizar com precisão o núcleo do reactor. Por outro lado, os cientistas querem estudar as oscilações do antineutrino e descobrir se os neutrinos e os seus irmãos antimatéria se comportam de formas inesperadamente diferentes.

Um antineutrino é o parceiro antipartícula do neutrino, o que significa que o antineutrino tem a mesma massa mas “carga” oposta do neutrino. Embora os neutrinos sejam electromagneticamente neutros (não têm carga eléctrica e nenhum momento magnético), podem transportar outro tipo de carga: número de leptões. Estas são características definidoras que podem distinguir uma partícula de uma antipartícula (juntamente com propriedades como o helicóptero).

Número de leptões da família são atribuídos às três famílias de leptões, que são facilmente lembrados pelos seus sabores. O electrão e o neutrino de electrões (e as suas antipartículas) são um conjunto, o múon e o neutrino de múon são outro, e o tau e o tau neutrino constituem o terceiro. No sabor dos electrões, o número de leptões é descrito em termos de número de electrões; os electrões e os neutrinos de electrões obtêm um valor 1, os positrões e os antineutrinos de electrões obtêm um valor -1, e todos os outros leptões (associados a múons ou taus) têm um valor 0, porque não têm sabor de electrões. O mesmo acontece no sabor muon com um número muon: muons e neutrinos muon têm o valor 1, as suas antipartículas são -1, e tudo o resto tem um número muon de 0. Aplique o mesmo padrão para o tau e o tau neutrino!

p> Este exemplo de decadência mostra um muão a transformar-se num neutrino muon, um electrão, e um antineutrino de electrões. O número de leptão é conservado. Crédito: O Particle Adventure/ Lawrence Berkeley National Laboratory

Scientistas consideram que o número total de leptões deve ser conservado se a soma dos números de sabor de leptões da família antes de uma reacção permanecer inalterada após uma reacção. É um método de equilíbrio das equações que descrevem as reacções, e é um bom preditor de se os cientistas devem esperar que um determinado processo ocorra. Até agora, os cientistas não observaram violação da conservação total do número de leptões: eles vêem sempre os números e tipos apropriados de neutrinos e antineutrinos a serem produzidos através da fraca interacção. No entanto, se os neutrinos e antineutrinos forem realmente a mesma partícula, o número de leptões não seria conservado. Os neutrinos podem ainda não ter revelado a história completa.

O facto de os neutrinos oscilarem de um sabor para outro implica que o sabor de leptão familiar não é conservado. E se, por exemplo, os neutrinos e antineutrinos oscilam de um sabor para outro a ritmos diferentes, isso implicaria uma violação da chamada simetria de carga-paridade (CP). Isso seria particularmente excitante, porque a violação da simetria CP é um requisito necessário para passar de um universo “neutro” (partes iguais de matéria e antimatéria) para o universo dominado pela matéria em que vivemos. Este continua a ser um dos maiores puzzles que os físicos das partículas estão a tentar desvendar.