Físicos do MIT propõem um laser de neutrinos para investigar o Universo

Físicos do MIT sugeriram um caminho para criar um dispositivo com cara de ficção científica: um laser de neutrinos, que poderia ajudar a investigar alguns dos grandes enigmas do Universo.

Por que os neutrinos são tão difíceis de estudar

Entre as partículas que possuem massa, os neutrinos estão entre as mais abundantes - e, ao mesmo tempo, entre as mais escorregadias, o que lhes rendeu o apelido de “partícula fantasma”. Em qualquer instante, trilhões deles atravessam o seu corpo, mas quase nunca interagem com a matéria, o que torna a sua observação e análise extremamente complicada.

Na prática, detectar um neutrino é um jogo de probabilidades. Os experimentos mais avançados hoje dependem de monitorar volumes gigantescos de água ou gelo, em locais com pouca interferência, e esperar o raro momento em que um neutrino colide com um núcleo e deixa um sinal visível.

Como o laser de neutrinos seria produzido

Para virar esse jogo a nosso favor, pesquisadores do MIT e da Universidade do Texas em Arlington descreveram um conceito de laser de neutrinos capaz de concentrar essas partículas errantes em um feixe, facilitando a sua análise.

Em teoria, o processo exigiria resfriar uma nuvem de átomos de rubídio-83 até uma temperatura mais baixa do que a do espaço interestelar, fazendo com que o conjunto se comporte como uma única entidade quântica - um estado da matéria chamado Condensado de Bose-Einstein (CBE).

O rubídio-83 é radioativo e emite neutrinos quando seus átomos decaem. Em condições normais, esse decaimento acontece de modo parcialmente aleatório, liberando neutrinos em várias direções e em instantes imprevisíveis. Já no estado de CBE, a expectativa é que o comportamento dos átomos passe a ficar sincronizado - inclusive o próprio decaimento.

A proposta lembra, ao menos de forma geral, o funcionamento de um laser convencional, que gera e organiza fótons em uma linha bem definida. Nesse caso, o resultado esperado seria um feixe intenso de neutrinos apontado em uma única direção, produzido em questão de minutos depois que a temperatura adequada fosse atingida.

Possíveis aplicações e próximos passos com o laser de neutrinos

Saber com antecedência onde os neutrinos estarão, dentro de um volume muito menor, ajudaria a “armar” melhor os experimentos e aumentar a chance de captura desses eventos raros.

Caso a detecção e o estudo de neutrinos se tornem mais confiáveis, isso pode contribuir para responder perguntas centrais da física - incluindo o que é a matéria escura e por que a antimatéria não eliminou o Universo como o conhecemos.

A mesma característica que torna os neutrinos difíceis de observar - a baixíssima interação com a matéria - também poderia ser explorada em comunicações, com sinais capazes de atravessar objetos e até o subsolo.

Ainda assim, o passo inicial é verificar se um laser de neutrinos pode, de fato, ser construído.

“Se acontecer de conseguirmos demonstrar isso em laboratório, então as pessoas podem pensar: dá para usar isso como um detector de neutrinos? Ou como uma nova forma de comunicação?”, diz Joseph Formaggio, físico do MIT. “É aí que a diversão começa de verdade.”

O estudo foi publicado na revista PRL.