Aqui o autor - Dieter Dellinger - leva a Física aos seus Limites, ao ponto em que já não sabemos se é Física, Hiperfísica ou quase Metafísica Sem Religião
Terça-feira, 29 de Junho de 2010
Capítulo III - Neutrinos dos Electrões, Muões e Taus

 

           

 

 

 

Formação Possível dos Neutrinos Solares

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Mas, antes de analisarmos os objectos instáveis, façamos uma referência ao Neutrino do electrão; aparentemente uma partícula de carga eléctrica zero com uma massa inferior a 5 x 10-33 g, emitida pelo Sol e pela radioactividade e que se caracteriza por uma certa instabilidade pois transforma-se em Neutrino do Muão e Nautrino do Tau.

 

Até agora é a partícula que encontrou uma certa utilidade entre tudo o quefoi descoberto pela física fundamental ou quântica. A emissão de Neutrinos pela radioactividade para fins militares permite quantificar à distância o fabrico de material radioactivo e saber se tem um destino miliitar ou não pela percentagem de Urânio ou Plutónio cindível no material obtido.

   

 

         Tanto a cisão do Urânio 235 como do Plutónio 239 por bombardeamento com neutrões produz produtos da rotura nuclear e Neutrinos, sendo os resultantes do U-235 mais energéticos que os do Pu-239. Os Neutrinos são captados numa cuva cheia de um líquido, geralmente o solvente “white-spirit” e com as paredes revestidas de fotodetectores. Sempre que um Neutrino choca com um protão do líquido origina um raio luminoso que é detectado por um fotodetector.

 

 

 

 

            Os neutrinos são os componentes mais importantes da radiação cósmica que constantemente atravessa o nosso pequeno planeta, devendo passar cerca de 60 mil milhões de neutrinos por cm quadrado e por segundo.

 

 

 

                                                                                     

 

 

                   Explosão de neutrinos na Supernova 1987A no detector dos gelos da Antártida.

 

 

 

 

 

 

        

 

 

 

 

 

 

 

 Foi durante décadas a “partícula fantasma” da radioactividade beta e foi “inventada” para resolver o problema da discrepância entre a redução de massa de um átomo radioactivo calculada teoricamente e a observada na prática.

 

 

            A radioactividade beta resulta da prévia existência de um excesso de neutrões no núcleo de um átomo radioactivo relativamente ao número de protões e, por isso, é instável e tende a emitir uma carga eléctrica negativa, electrão, o que provoca a transformação de um neutrão num protão, pelo que o número atómico aumenta de uma unidade.

 

 

            Há instrumentos muito precisos que permitem determinar a energia efectiva do electrão ejectado. Esta energia corresponde a uma perda de massa do núcleo emissor e revelou-se sempre como sendo ligeiramente inferior ao valor previsto pela teoria. E de acordo com as fórmulas da conservação de energia, esta não poderá desaparecer, pelo que o físico austríaco Wolfgang Pauli sugeriu que a energia desaparecida terá sido transportada por uma partícula cujas características são indetectáveis com os meios ao dispor na época e seria emitida em simultâneo com o electrão da radiação beta.

 

 

            Segundo Pauli, a partícula não terá massa nem carga eléctrica, mas de acordo com as leis da relatividade deveria propagar-se à velocidade da luz. Seria pois uma partícula de dimensões ínfimas, pelo que o físico italiano Enrico Fermi resolveu crismá-la de “neutrino”, o pequeno neutrão.

            Para a física dos anos cinquenta sempre seria melhor uma partícula quase invisível que atentar contra a sacrossanta lei da conservação da energia e como há radiação β (beta) de origem solar admitiu-se a hipótese de que a terra seria atravessada por neutrinos que não interagem com a matéria que constitui o nosso pequeno planeta.

 

 

             O problema da detecção do neutrino foi resolvidos pelos físicos norte-americanos Frederik Reines e Clyde Cowman que raciocinaram no âmbito da lógica da física das partículas elementares, isto é, para cada partícula há uma anti-partícula e se o pequeno neutrão, Neutrino, não interage com protões, então o seu anti-neutrino deverá fazê-lo e sabia-se então que da cisão do Urânio nos reactores e bombas nucleares resulta muita anti-matéria e, naturalmente, anti-neutrinos. Ora, se um protão consegue capturar um raro anti-neutrino dar-se-ão várias reacções que finalizarão na emissão de dois fotões facilmente detectáveis.

 

 

            Os protões estavam nos núcleos do hidrogénio da água colocada em recipientes a pouca distância do reactor de Savanah. O dispositivo em causa recebia um milhão de milhões de neutrinos por centímetro quadrado. Mas, os instrumentos só registaram em média três reacções entre anti-neutrinos e outros tantos protões.

 

 

            Contudo, os registos das detecções fotónicas mostram algumas complicações. Aparentemente haveria como que duas “espécies” mais de neutrinos que aquele que se associava ao electrão.

 

 

            Efectivamente, anos depois veio a associar-se um dos estranhos neutrinos ao Muão μ, um electrão pesado descoberto em 1935 pelo físico Carl Andersen com propriedades semelhantes ao electrão, mas com uma massa 207 vezes superior. Passou então a ser o Neutrino do Muão reconhecido pela letra vμ.

 

 

                Mais recentemente descobriu-se uma terceira partícula do tipo do electrão, mas com uma massa 3.500 vezes superior que recebeu o nome de Tau τ.

 

 

            Esta partícula também aparecia acompanhada do seu Neutrino do Tau  vτ .

 

 

            As partículas desde o quarq charm ao neutrino do tau são denominadas Leptões por terem em comum a sua instabilidade e não são mediadoras de forças pelo que possuem características muito diferentes dos hadrões, entre as quais se conta a insensibilidade à interacção ou força forte, o que mostra a sua maior associação aos electrões que aos protões e neutrões. Por outro lado, como em todas as partículas, a força da gravidade quase não as influenciam e os neutrinos como não possuem carga eléctrica não podem ser contidos no âmbito da força fraca ou electromagnética.

 

 

            Dado que a fusão termonuclear do tipo da que se verifica no Sol liberta grande quantidade de neutrinos, foi feita a tentativa de detectar neutrinos solares com cloro colocados no fundo de minas antigas a 1.500 metros de profundidade para evitar a parasitagem de outras partículas cósmicas. A interacção de um neutrino com um átomo de cloro transmuta-o em árgon radioactivo. O resultado não foi muito animador, pois detectaram-se três vezes menos neutrinos que os esperados pelas fórmulas matemáticas o que tornou o evento ainda muito mais raro do que o esperado, pois só uma pequeníssima parte de muitos milhões de neutrinos solares chega à terra. Calcula-se que dois em cada três neutrinos se transformam durante o percurso.

 

 

            Na verdade, de acordo com a teoria quântica, tendo os três neutrinos características idênticas excepto a massa, eles podem transformar-se uns nos outros; a forma electrónica pode passar à muónica e à tauónica por oscilações quânticas de acordo com determinados períodos que são função da energia de origem e da massa. Experimentalmente, só os neutrinos dos electrões são detectáveis, daí pois os fracos resultados.

 

 Text by Dieter Dellinger



publicado por DD às 21:15
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