Prêmio Nobel de Física 2015
Em 6 de outubro de 2015, a Academia Real Sueca de Ciências anunciou que o Prêmio Nobel de Física ia em partes iguais para Takaaki Kajita e Arthur B. McDonald — «pela descoberta das oscilações de neutrinos, que mostra que os neutrinos possuem massa».
É uma daquelas distinções em que a própria justificativa já conta toda a história: dois times em dois continentes haviam mostrado a mesma coisa de forma independente um do outro, e o que mostraram corrigiu um livro-texto.
Os dois experimentos
O Super-Kamiokande fica a mil metros de profundidade em uma mina de zinco perto de Hida, no Japão: um tanque com 50 000 toneladas de água de altíssima pureza, revestido com mais de 11 000 fotomultiplicadoras. Elas registram os fracos lampejos de luz que surgem quando, excepcionalmente, um neutrino de fato interage com um núcleo atômico. O grupo de Kajita comparou em 1998 os neutrinos que vinham de cima com os que haviam atravessado toda a Terra. Os que vinham de longe faltavam — e exatamente do modo como a oscilação prevê.
O Sudbury Neutrino Observatory trabalhava a 2 100 metros abaixo da terra em uma mina de níquel em Ontário. Seu artifício era o enchimento: água pesada, tomada emprestada dos estoques dos reatores canadenses. Com ela, o time de McDonald pôde medir duas coisas ao mesmo tempo — os neutrinos do elétron sozinhos e os três tipos juntos. O resultado de 2001 foi inequívoco: os neutrinos do elétron vindos do Sol faltavam, o número total conferia por completo. Os que faltavam não haviam desaparecido, haviam se transformado.
Por que a descoberta pesou tanto
O modelo padrão da física de partículas apresentava os neutrinos como desprovidos de massa. Durante décadas ele havia passado praticamente por toda previsão. A oscilação, porém, só é possível se os neutrinos tiverem massa — de modo que o modelo teve de ser ampliado.
Assim, esta descoberta pertence às poucas das últimas décadas que não confirmaram uma previsão, mas revelaram uma lacuna. Ela continua sendo até hoje um dos indicadores mais importantes rumo a uma física para além do modelo padrão.
O significado para a neutrinovoltaica
Para toda tecnologia que queira obter energia do fluxo de neutrinos, 2015 é o ano fundacional. Uma partícula sem massa se move à velocidade da luz e não pode ser freada; uma partícula com massa carrega momento e pode cedê-lo. Só por isso a pergunta por uma conversão se torna sequer uma pergunta física.
O Neutrino® Energy Group apresenta por isso o prêmio de 2015 como a primeira das três âncoras de seu trabalho. As outras duas são a medição do espalhamento coerente pelo COHERENT no ano de 2017 e a detecção de uma corrente a partir de vibrações do grafeno por Thibado em 2020.
Os laureados
Takaaki Kajita, nascido em 1959 em Higashimatsuyama, era, no momento da distinção, diretor do Institute for Cosmic Ray Research da Universidade de Tóquio.
Arthur Bruce McDonald, nascido em 1943 em Sydney, Nova Escócia, era professor emérito da Queen's University em Kingston, Ontário, e durante muitos anos responsável pela colaboração SNO.
Ambos ressaltaram em suas conferências Nobel o trabalho das colaborações — no Super-Kamiokande e no SNO participaram, em cada caso, várias centenas de cientistas.
Termos relacionados
- Oscilação de neutrinos — o fenômeno laureado
- Espalhamento elástico coerente neutrino-núcleo — a segunda âncora, medida em 2017
- Grafeno — o material da terceira âncora
- Neutrinovoltaica — a abordagem que se apoia nesses três resultados
Fontes
- Academia Real Sueca de Ciências: comunicado à imprensa sobre o Prêmio Nobel de Física 2015, 6 de outubro de 2015, e Scientific Background: Neutrino Oscillations.
- Y. Fukuda et al. (Super-Kamiokande): Physical Review Letters 81, 1562 (1998).
- Q. R. Ahmad et al. (SNO): Physical Review Letters 89, 011301 (2002).