Por Letícia de Aquino (leticiaalvesaquino@usp.br)

No dia 6 de outubro, a Academia Real Sueca de Ciências, em Estocolmo, concedeu o tradicional prêmio Nobel de Física para Francis Halzen por suas contribuições na detecção de neutrinos de alta energia com o Observatório de Neutrinos IceCube, construído no polo Sul. A premiação foi transmitida ao vivo no Youtube.

A distinção inclui um diploma, uma medalha de ouro e uma quantia de 12 milhões de coroas suecas (cerca de R$6 milhões). O valor foi estabelecido por Alfred Nobel (1833–1896), químico sueco famoso pela invenção da dinamite e responsável pela criação do prêmio. Aos 82 anos, o professor Halzen foi o único laureado nesta edição. Embora o prêmio possa ser compartilhado por até três pessoas, há 30 anos ele não era concedido a apenas um cientista. Apesar do reconhecimento individual, por telefone, durante o anúncio, o físico ressaltou a importância da coletividade por trás do projeto e destacou o papel decisivo de pesquisadores que contribuíram para seu desenvolvimento ao longo dos anos.

Mensageiros Fantasmas

Os neutrinos são partículas fundamentais que, ao contrário de prótons e elétrons, não possuem carga e apresentam massa extremamente pequena. Por isso, interagem pouco com a matéria e atravessam enormes distâncias sem encontrar obstáculos, comportamento que lhes rendeu o apelido de “mensageiros fantasmas”. A mesma característica que os torna tão peculiares também dificulta  a detecção deles. Como capturar e estudar uma partícula tão sutil?

Quase tudo que vem do espaço perde o rumo no caminho. As partículas com carga elétrica, ao cruzarem os campos magnéticos do cosmos, têm as trajetórias desviadas, o que impossibilita  saber de onde vieram. Os neutrinos, não. Eles seguem em linha reta. Isso permite que os cientistas refaçam o caminho até a origem e descubram mais sobre aquela região do universo.

Observatório de Neutrinos

Instalado no Polo Sul, o Observatório de Neutrinos IceCube usa o gelo cristalino e abundante da Antártida como uma enorme área de captação de parte dos bilhões de neutrinos que chegam à Terra por segundo. O tamanho e pureza das geleiras aumentam as chances de detectar as raras interações: quando um neutrino entra em contato com o gelo, produz um sinal que é registrado por sensores e, depois, é analisado pelos cientistas. 

Apesar da produção massiva de neutrinos pelo Sol, o IceCube busca partículas com energia muito maior, geradas em fenômenos extremos além da Via Láctea. Esses mensageiros não só revelam de onde vieram, como também trazem informações sobre os processos que os criaram. Em 2017, um neutrino detectado no gelo da Antártida apontou para o blazar TXS 0506+056, um buraco negro supermassivo que lança jatos de partículas, e telescópios do mundo todo confirmaram que ele estava em erupção naquele momento.

Como tudo começou

A história do IceCube começa décadas antes da premiação. Halzen construiu a carreira estudando o modelo padrão da física de partículas, até que, em meados dos anos 1980, se interessou pela astronomia de neutrinos. Na época, montar um detector gigante no meio da Antártida parecia uma ideia distante. Alguns anos depois, AMANDA, projeto-piloto feito nos anos 1990, provou que o gelo profundo era claro e estável o bastante para funcionar como detector, o que abriu caminho para a construção do IceCube iniciada em 2004. 

Ele não foi o primeiro 

Antes do pesquisador, físicos como Moisei Markov já haviam sugerido que a água poderia capturar neutrinos vindos do espaço. Em 1960, Markov propôs instalar aparelhos no fundo de um lago ou do oceano para identificar partículas pela luz que elas produzem. Na década de 1970, o projeto DUMAND começou a planejar a construção de um telescópio de neutrinos no Pacífico, perto do Havaí. Apesar dos esforços, o projeto foi abandonado em 1995, sem que a construção do observatório fosse concluída. O que Halzen fez foi levar a mesma ideia para o gelo da Antártida, que se provou como o ambiente ideal.

*Imagem da capa: Reprodução/Youtube/The Nobel Prize