Neutrinos, as pequenas partículas complicadas que fluem pelo Universo como se ele fosse praticamente nada, podem na verdade interagir com a luz, afinal.
De acordo com novos cálculos, as interações entre neutrinos e fótons podem ocorrer em campos magnéticos poderosos que podem ser encontrados no plasma que envolve as estrelas.
É uma descoberta que pode nos ajudar a entender por que a atmosfera do Sol é muito mais quente que sua superfície, dizem Kenzo Ishikawa, físico da Universidade de Hokkaido, e Yutaka Tobita, físico da Universidade de Ciências de Hokkaido – e, claro, a estudar a misteriosa partícula fantasma em maior detalhe.
“Nossos resultados são importantes para a compreensão das interações da mecânica quântica de algumas das partículas mais fundamentais da matéria”, diz Ishikawa. “Eles também podem ajudar a revelar detalhes de fenômenos atualmente pouco compreendidos no Sol e noutras estrelas.”
Os neutrinos estão entre as partículas mais abundantes do Universo, perdendo apenas para os fótons. Mas eles são reservados, principalmente. Os neutrinos quase não têm massa e quase não interagem com a matéria. Para um neutrino, o Universo não é nada – sombras ou espectros, pelos quais passam com facilidade. Bilhões de neutrinos estão passando por você agora, como pequenos fantasmas.
Mas os cientistas acreditam que os neutrinos podem ser importantes para investigar fenômenos astrofísicos, descobrir porque é que o Universo é como é e refinar a nossa compreensão da física de partículas. Descobrir se e como eles interagem com o Universo não revela apenas informações sobre os neutrinos, mas também sobre as interações das partículas e o Universo quântico.
O trabalho de Ishikawa e Tobita é teórico, utilizando análise matemática para determinar as circunstâncias sob as quais os neutrinos podem interagir com os quanta eletromagnéticos – os fótons. E descobriram que o plasma altamente magnetizado – gás com carga positiva ou negativa, devido à subtração ou adição de elétrons – oferece o ambiente certo.
“Sob condições ‘clássicas’ normais, os neutrinos não interagirão com os fótons”, diz Ishikawa.
“Revelamos, no entanto, como é que neutrinos e fótons podem ser induzidos a interagir em campos magnéticos uniformes de escala extremamente grande – tão grande como 103 km – encontrados na forma de matéria conhecida como plasma, que ocorre em torno das estrelas.”
Anteriormente, Ishikawa e Tobita exploraram a possibilidade de que um fenômeno teórico conhecido como efeito Hall eletrofraco pudesse facilitar as interações de neutrinos na atmosfera solar. É quando, sob condições extremas, duas das interações fundamentais do Universo, o eletromagnetismo e a força fraca, meio que se misturam em uma só.
De acordo com a teoria eletrofraca, os neutrinos poderiam interagir com os fótons, descobriram os pesquisadores. Se a atmosfera de uma estrela pudesse produzir o tipo certo de ambiente para o efeito Hall eletrofraco, essas interações poderiam estar ocorrendo ali.
Em seu artigo, Ishikawa e Tobita calculam os estados de energia do sistema do fóton e do neutrino durante essa interação.
“Além da sua contribuição para a nossa compreensão da física fundamental, o nosso trabalho também pode ajudar a explicar algo como o quebra-cabeça do aquecimento da coroa solar”, diz Ishikawa.
“Este é um mistério de longa data sobre o mecanismo pelo qual a atmosfera mais externa do Sol – a sua coroa – está a uma temperatura muito mais elevada do que a superfície do Sol. O nosso trabalho mostra que a interação entre neutrinos e fótons liberta energia que aquece a coroa solar.”
Em trabalhos futuros, a dupla espera investigar mais a fundo como neutrinos e fótons trocam energia em ambientes extremos.
A pesquisa foi publicada no Physics Open.
Por Michelle Starr
Publicado no ScienceAlert
