As partículas mais estranhas do universo

Aug 28, 2023

Os neutrinos são bizarros e onipresentes e podem apenas quebrar as regras da física

Eles são pequenos, quase imperceptíveis, e há 500 trilhões deles passando por você agora. Os neutrinos estão entre as criações mais abundantes e misteriosas da natureza. O escritor de ciência James Riordon recentemente começou a listar o que era conhecido e o que era desconhecido sobre os neutrinos, e descobriu que a segunda coluna era mais longa. "Para mim, o mais interessante é como sabemos surpreendentemente pouco sobre eles", diz ele. "Estes estão definitivamente aqui e definitivamente misteriosos. A ciência excitante está em responder a essas perguntas."

No novo livro Ghost Particle: In Search of the Elusive and Mysterious Neutrino (MIT Press, 2023), Riordon e seu co-autor, o físico Alan Chodos, documentam como as partículas surpreendentes foram propostas e descobertas pela primeira vez e o que os cientistas descobriram. longe - mais tudo o que eles esperam entender eventualmente. Por causa de suas muitas esquisitices, os neutrinos parecem condutos promissores para responder a algumas de nossas maiores questões: por que o universo é feito de matéria e não de antimatéria? O que é matéria escura? E alguma coisa pode viajar mais rápido que a luz?

A Scientific American conversou com Riordon sobre por que esses pedaços bizarros da natureza são tão legais e como a história de sua própria família se encaixa na história dos neutrinos.

[Uma transcrição editada da entrevista segue.]

Então você realmente tem uma conexão pessoal com os neutrinos. O que é?

Sou neto de um dos co-descobridores dos neutrinos, Clyde Cowan, Jr. Mas ele faleceu quando eu tinha nove anos. Sempre houve uma mitologia em minha família sobre ele, mas não estava muito claro o que ele havia feito. Não era algo que eu entendia até que fui estudar física na faculdade. Meu interesse se desenvolveu mais quando me tornei um escritor de ciências e comecei a ver esses interessantes resultados de neutrinos surgindo.

Conversei com a MIT Press sobre fazer um livro e eles se interessaram, mas queriam ter certeza de que havia um especialista na área escrevendo comigo. Pensei em Alan Chodos, um teórico que pensa fora da caixa. Ele escreveu algumas especulações interessantes sobre neutrinos que estão um pouco no limite.

Qual da miríade de perguntas que os neutrinos colocam mais o intriga?

Meu mistério favorito é determinar se é ou não sua própria antipartícula. Para mim, acho que essa é a maior e mais dramática questão sobre os neutrinos. Aquele toca na grande questão da origem do universo.

Se um neutrino for sua própria antipartícula, isso pode nos permitir entender por que o universo é feito principalmente de matéria e não de antimatéria. Sabemos que quando o universo começou, tinha que haver um equilíbrio perfeito entre matéria e antimatéria. Não sobraria matéria se toda a matéria e antimatéria do universo tivessem acabado de ser aniquiladas. Portanto, um desequilíbrio deve chegar a algum lugar, e os neutrinos podem ser uma pista da origem desse desequilíbrio.

Você escreve: "A própria ideia de neutrinos era uma coisa terrível, nas palavras da primeira pessoa que o imaginou." Wolfgang Pauli propôs neutrinos em 1930 para explicar por que parecia haver falta de energia e momento em um certo tipo de decaimento de partícula. Por que a solução de neutrinos foi tão terrível?

Quase parecia um truque de mágica. Eles tinham um problema com o decaimento beta, essa reação nuclear que parecia ter algo faltando. Então, sentar e dizer: "O que está faltando? Vamos apenas juntar todas as coisas que estão faltando e juntá-las em uma nova partícula" suas manchas? Bem, algum deus antigo jogou lama nele." Claro, é uma resposta. Mas você não pode verificar isso. Resolve o seu problema, mas é insatisfatório.

Pauli presumiu que não poderia verificar a resposta porque ele e outros físicos achavam que os neutrinos seriam completamente indetectáveis. No entanto, agora vimos três tipos diferentes deles. E há uma chance de haver ainda mais?