KM3NeT
O KM3NeT é um telescópio de neutrinos no Mar Mediterrâneo. Em vez de construir um detector, ele usa o próprio mar: sensores de luz pendem de cabos dentro da água e esperam que um neutrino desencadeie nas profundezas um clarão de luz.
O empreendimento é a contraparte europeia do IceCube no polo Sul.
Duas instalações, duas tarefas
O KM3NeT consiste em duas partes com finalidades distintas — a mesma técnica, apenas com outras distâncias entre os sensores.
O ARCA fica cerca de cem quilômetros ao largo da Sicília, a aproximadamente 3 500 metros de profundidade. Os cabos estão bem afastados uns dos outros, para que se vigie um volume o maior possível. O ARCA procura neutrinos vindos do espaço — de núcleos galácticos ativos, remanescentes de supernovas e outros aceleradores cósmicos. Isso é astronomia de neutrinos.
O ORCA fica ao largo de Toulon, a aproximadamente 2 450 metros de profundidade. Aqui os sensores estão próximos uns dos outros, para captar também neutrinos de menor energia. O ORCA mede neutrinos atmosféricos que atravessaram a Terra e determina a partir deles, pelo efeito MSW, a ordem das massas dos neutrinos.
Da mesma construção surgem assim dois programas de pesquisa completamente diferentes.
Por que o mar
A água do mar é transparente, profunda e está disponível gratuitamente. A coluna de água acima detém a maior parte dos múons cósmicos, que de outro modo encobririam qualquer sinal.
O procedimento também tem desvantagens. A água do mar contém potássio-40, que é radioativo e emite luz ao decair. E no mar profundo vivem organismos que produzem bioluminescência. Ambos geram um fundo permanente que precisa ser descontado no cálculo.
Em compensação, a água é opticamente mais transparente que o gelo e espalha menos a luz. O gelo antártico contém contornos de grão e camadas de poeira de épocas climáticas passadas, nas quais a luz muda de direção. Por isso o KM3NeT determina a direção de uma partícula com mais precisão que o IceCube — o que é decisivo para a atribuição a uma fonte no céu.
A construção dos sensores
Os sensores de luz ficam em esferas de vidro de cerca de 43 centímetros de diâmetro, que resistem à pressão do mar profundo. Cada uma contém 31 pequenos fotomultiplicadores em vez de um único grande.
Essa forma construtiva é uma peculiaridade do KM3NeT e tem uma razão bem concreta: já a partir de uma única esfera é possível ler de que direção veio a luz, porque os tubos olham em direções diferentes. Além disso, um sinal de partícula verdadeiro, que atinge vários tubos ao mesmo tempo, distingue-se claramente do ruído de um único tubo.
Os cabos são levados enrolados até o fundo do mar e ali se desdobram sozinhos — uma técnica que dispensa o emprego de submersíveis.
Um evento extraordinário
Em fevereiro de 2025 a colaboração relatou na Nature um evento de 13 de fevereiro de 2023, registrado no detector ARCA.
Um múon atravessou a instalação de modo quase horizontal e com brilho extraordinário. A energia estimada do neutrino que o originou situa-se na faixa de cerca de 220 petaelétrons-volt — o neutrino mais energético jamais observado, mais de uma ordem de grandeza acima do que o IceCube havia visto até então.
De onde ele provém é uma questão em aberto. São possíveis um acelerador cósmico extremamente energético ou um chamado neutrino cosmogênico, que se forma quando a radiação cósmica atinge a radiação de fundo em micro-ondas.
É notável que um único evento desse tipo renda uma publicação na Nature. Isso mostra quão escassos ainda são os dados nas energias mais altas.
Situação
Ambas as instalações estão sendo ampliadas passo a passo e já medem enquanto isso. Essa forma construtiva tem uma vantagem: cada cabo adicionalmente ancorado aumenta o detector, sem que a operação precise ser interrompida.
Termos relacionados
- IceCube — a contraparte no gelo
- Astronomia de neutrinos — o campo de pesquisa
- Neutrinos atmosféricos — a fonte para o ORCA
- Radiação Cherenkov — o princípio de detecção
Fontes
- Colaboração KM3NeT: Observation of an ultra-high-energy cosmic neutrino with KM3NeT, Nature 638, 376 (2025).
- Colaboração KM3NeT: Letter of Intent for KM3NeT 2.0, Journal of Physics G 43, 084001 (2016).