Capturando um Raro Flash em Duas Partes do Carbono-13

A equipe de pesquisa concentrou-se em detectar momentos em que um neutrino de alta energia atinge um núcleo de carbono-13 e o converte em nitrogênio-13, uma forma radioativa de nitrogênio que decai cerca de dez minutos depois. Para identificar esses eventos, eles utilizaram uma técnica de ‘coincidência atrasada’ que busca por dois flashes de luz relacionados: o primeiro da colisão do neutrino com o núcleo de carbono-13 e o segundo do decaimento do nitrogênio-13 alguns minutos depois. Este sinal emparelhado possibilita a distinção confiável entre eventos verdadeiros de neutrinos e ruído de fundo.

Durante um período de 231 dias, de 4 de maio de 2022 a 29 de junho de 2023, o detector registrou 5,6 desses eventos. Isso corresponde às expectativas, prevendo-se que 4,7 eventos ocorreriam devido a neutrinos solares nesse período.

Uma Nova Janela Para Entender Como o Universo Funciona

Os neutrinos se comportam de maneiras incomuns e são fundamentais para entender como as estrelas operam, como a fusão nuclear se desenrola e como o universo evolui. Os pesquisadores afirmam que essa nova medição abre oportunidades para futuros estudos de outras interações de neutrinos de baixa energia.

O autor principal, Gulliver Milton, um doutorando no Departamento de Física da Universidade de Oxford, disse: “Capturar essa interação é uma conquista extraordinária. Apesar da raridade do isótopo de carbono, conseguimos observar sua interação com neutrinos, que nasceram no núcleo do Sol e viajaram distâncias imensas para alcançar nosso detector.”

O co-autor Professor Steven Biller (Departamento de Física, Universidade de Oxford) acrescentou: “Os neutrinos solares têm sido um assunto intrigante de estudo por muitos anos, e as medições deles pelo nosso experimento predecessor, SNO, levaram ao Prêmio Nobel de Física de 2015. É notável que nossa compreensão dos neutrinos do Sol avançou tanto que agora podemos usá-los pela primeira vez como um ‘feixe de teste’ para estudar outros tipos de reações atômicas raras!”

Construindo Sobre o Legado do SNO e Avançando a Pesquisa com Neutrinos

O SNO+ é um sucessor do experimento anterior SNO, que demonstrou que os neutrinos alternam entre três formas conhecidas como neutrinos elétrons, múons e tau à medida que viajam do Sol para a Terra. Segundo a cientista do pessoal do SNOLAB, Dra. Christine Kraus, as descobertas originais do SNO, lideradas por Arthur B. McDonald, resolveram o longínquo problema dos neutrinos solares e contribuíram para o Prêmio Nobel de Física de 2015. Esses resultados abriram caminho para investigações mais profundas sobre como os neutrinos se comportam e seu significado no universo.

“Essa descoberta utiliza a abundância natural do carbono-13 dentro do líquido escintilador do experimento para medir uma interação específica e rara,” disse Kraus. “Até onde sabemos, esses resultados representam a observação de energia mais baixa de interações de neutrinos em núcleos de carbono-13 até o momento e fornecem a primeira medição direta da seção de choque para essa reação nuclear específica com o estado base do núcleo de nitrogênio-13 resultante.”