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Neutrinos muônicos (laranja) produzidos no Fermilab pelo experimento MINOS podem se transformar em neutrinos tauônicos (azul), eletrônicos (verde) e talvez no hipotético neutrino estéril (cinza) à medida que viajam pelo espaço conforme probabilidades no gráfico. Crédito: APS/Carin Cain

As colaborações internacionais dos experimentos MINOS e MINOS+, no Fermilab, Estados Unidos, e do experimento Daya Bay, na China, apresentaram uma análise conjunta de seus dados limitando severamente a possibilidade de que exista um quarto tipo de neutrino, o chamado neutrino estéril. A colaboração do Fermilab conta com a participação de grupos de físicos brasileiros da UNICAMP, USP e UFG.

Como explica o físico Ricardo Avelino Gomes,professor da Universidade Federal de Goiás, os neutrinos são partículas elementares muito difíceis de serem observadas, por interagirem muito pouco com as demais. Sabemos que existem três tipos ou sabores de neutrinos: os eletrônicos, os muônicos e os tauônicos. Sabemos também que os neutrinos possuem uma massa extremamente leve, sendo que cada sabor de neutrino é uma sobreposição de três estados quânticos de massa definida. A principal evidência da existência desses estados de massa é o fenômeno conhecido como oscilação de neutrinos, pelo qual neutrinos de um certo sabor podem se transformar em neutrinos de sabores diferentes.

O modelo de oscilação de três neutrinos explica os resultados da maioria dos experimentos. Mas resultados dos experimentos LSND, do Laboratório Nacional de Los Alamos, e MiniBooNE, do Fermilab, indicam a possibilidade de que um quarto tipo de neutrino possa existir. Esse neutrino seria diferente dos outros três por não interagir com os demais tipos de partículas conhecidas. Os experimentos sugerem que a existência do neutrino estéril influencia o fenômeno da oscilação de neutrinos por um parâmetro de valor de 1 Eletron-Volt quadrado ou mais. Já os novos resultados das colaborações MINOS e Daya Bay rejeitam com 90% de nível de confiança os valores desse parâmetro entre 10-4 e 103 eV2.

As colaborações continuam trabalhando para aumentar a quantidade e a precisão de suas medidas para esclarecer o conflito entre evidências contra e a favor da existência de neutrinos estéreis.

Artigo científico
Improved Constraints on Sterile Neutrino Mixing from Disappearance Searches in the MINOS, MINOS+, Daya Bay, and Bugey-3 Experiments
P. Adamson et al. (Daya Bay Collaboration, MINOS+ Collaboration)
Phys. Rev. Lett. 125, 071801 – 10 de agosto de 2020
 ArXiv:2002.00301

Contato para imprensa
Igor Zolnerkevic
Assessor de comunicação
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