Neutrinos solares raros so detectados pela primeira vez

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Redação do Site Inovação Tecnológica – 25/11/2020

Processos de fuso nuclear nas estrelas

Cientistas da Colaborao Borexino, um laboratrio subterrneo localizado na Itlia, coletaram a primeira prova experimental da ocorrncia do chamado “ciclo CNO” no Sol: Eles conseguiram detectar diretamente os neutrinos gerados durante esse processo de fuso.

As estrelas so gigantescos reatores de fuso, gerando energia pela converso contnua de hidrognio em hlio – um processo tambm conhecido como “queima de hidrognio”. Essencialmente, isso envolve dois tipos de processos.

Por um lado, existe a reao prton-prton (reao pp), que comea com a fuso direta de dois ncleos de hidrognio para criar o istopo de hidrognio intermedirio, o deutrio, a partir do qual o hlio ento formado.

Por outro lado, os elementos mais pesados, como carbono (C), nitrognio (N) e oxignio (O), esto envolvidos no segundo tipo de cadeia de reao de fuso, conhecido como ciclo CNO, os smbolos dos elementos qumicos envolvidos – essa rota tambm conhecida como ciclo de Bethe-Weizsacker.

Enquanto a reao pp predominante em estrelas menores, como o nosso Sol, o ciclo CNO o principal processo de gerao de energia em estrelas mais massivas e mais quentes. Agora se confirmou que o processo tambm ocorre nas estrelas menores.

Neutrinos solares

Como acontece com todos os processos de fuso, alm do hlio e das enormes quantidades de energia que fazem as estrelas brilharem, produzida uma quantidade enorme de neutrinos.

Esses neutrinos chegam Terra aos bilhes e normalmente passam por ns e pelo planeta inteiro sem sequer se desviar – estimativas indicam que um neutrino pode viajar por um cubo de chumbo de um ano-luz de aresta sem trombar com nenhum tomo.

Foi por isso que foi construdo o detector Borexino, um tanque com 278 toneladas de cintilador lquido ultrapuro, que detecta neutrinos solares quando eles colidem com eltrons no cintilador. Conforme o eltron recua pelo impacto, ele produz luz, que capturada por uma srie de fotomultiplicadores.

Apesar do enorme fluxo de neutrinos solares que passa pelo observatrio a cada momento, as colises s acontecem muito raramente, e apenas algumas dezenas de neutrinos so detectadas diariamente.

Embora j tenham sido detectados neutrinos originados de vrias reaes ao longo da cadeia pp nos ltimos anos, s agora os fsicos conseguiram obter assinaturas inequvocas de neutrinos liberados pelo ciclo CNO, que so significativamente mais raros.

Os dados permitiram calcular que cerca de 700 milhes de neutrinos CNO atravessam cada centmetro quadrado do nosso planeta a cada segundo – mas isso representa apenas um centsimo do nmero total de neutrinos solares.

Do que feito o ncleo das estrelas?

Os fsicos consideram estes resultados um marco importante na busca por uma melhor compreenso dos processos de fuso nuclear que alimentam no apenas o nosso Sol, mas tambm as estrelas massivas.

E tambm ajudam a calcular quais os elementos que compem o ncleo das estrelas, particularmente no que diz respeito frequncia com que elementos mais pesados – como carbono, nitrognio e oxignio – podem ser encontrados no plasma solar, alm de hidrognio e hlio – os pesquisadores chamam isso de metalicidade.

Os neutrinos podem ser nossos nicos guias para nos ajudar a descobrir isso, uma vez que os modelos tradicionais no nos deram uma resposta at agora – as medidas de metalicidade de superfcie por espectroscopia no batem com as medidas de metalicidade de subsuperfcie inferidas pela heliossismologia.

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