Um tanque com a água mais pura, enterrado a vários quilómetros de rocha em Ontário, no Canadá, brilhou quando uma partícula quase imperceptível atingiu as suas moléculas.
O evento marcou a primeira vez que água foi usada para detectar uma partícula conhecida como antineutrino, que foi disparada de um reator nuclear a 240 quilômetros (150 milhas) de distância.
inovador, detalhes Carta de revisão física Em 2023, apenas água foi utilizada pela primeira vez para detectar antineutrinos de reactores distantes – e abriu a porta a uma nova geração de tecnologia de detecção barata e segura.
Sendo as partículas mais abundantes no universo, os neutrinos são pequenas coisas estranhas que têm grande potencial para revelar insights profundos sobre o universo.
Infelizmente, eles são quase sem massa, não carregam carga e quase não interagem com outras partículas. Eles fluem principalmente através do espaço e das rochas, como se toda a matéria fosse imperfeita.
Há uma razão pela qual são conhecidas como partículas fantasmas.
Os antineutrinos são as contrapartes antipartículas dos neutrinos. Geralmente, uma antipartícula tem carga oposta equivalente à sua partícula; A antipartícula do elétron com carga negativa, por exemplo, é o pósitron com carga positiva.
Como os neutrinos não carregam carga, os cientistas só conseguem diferenciá-los baseado na verdade Um neutrino do elétron apareceria ao lado de um pósitron, enquanto um antineutrino do elétron apareceria ao lado de um elétron.
Antineutrino eletrônico é emitido Durante o decaimento beta nuclear, um tipo de decaimento radioativo no qual um nêutron decai em um próton, um elétron e um antineutrino.
Um desses antineutrinos de elétrons pode combinar-se com um próton para produzir um pósitron e um nêutron, uma reação conhecida como decaimento beta reversível.
Grandes tanques cheios de líquido revestidos com tubos fotomultiplicadores são usados para detectar esse tipo específico de corrosão.
Eles estão projetando para capturar sua aura vaga Radiação Cherenkov Partículas carregadas viajando mais rápido que a luz podem viajar através do fluido, semelhante ao estrondo sônico gerado pela quebra da barreira do som. Portanto, eles são muito sensíveis à luz muito fraca.
Os antineutrinos são produzidos em quantidades extraordinárias pelos reatores nucleares, mas têm energia relativamente baixa, o que os torna difíceis de detectar.
digitar SNO+. Enterrado sob mais de 2 quilómetros (1,24 milhas) de rocha, é o laboratório subterrâneo mais profundo do mundo. Esta blindagem rochosa fornece uma barreira eficaz contra a interferência dos raios cósmicos, permitindo aos cientistas obter sinais excepcionalmente resolvidos.
Hoje, o tanque esférico de 780 toneladas do laboratório está cheio de alquilbenzeno linear, um cintilador líquido que amplifica a luz. Mas em 2018, quando a instalação estava em calibração, estava cheia de água ultrapura – e essa condição temporária provou ser cientificamente valiosa.
Ao longo de 190 dias de dados coletados durante a fase de calibração em 2018, a colaboração SNO+ encontrou evidências de decaimento beta inverso.
Os nêutrons produzidos durante esse processo são capturados por um núcleo de hidrogênio na água, produzindo uma suave explosão de luz de 2,2 megaelétron-volts, em um nível de energia muito específico.
Os detectores de água normalmente têm dificuldade para detectar sinais abaixo de 3 megaelétron-volts; Mas um SNO+ cheio de água foi capaz de detectar até 1,4 megaelétron-volts. Isso tornou cerca de 50% eficiente a detecção de sinais de 2,2 megaelétron-volts, então a equipe achou que valeria a pena procurar sinais de decaimento beta reverso.
A análise de um sinal candidato determinou que era provavelmente produzido por um antineutrino, com um nível de confiança de 3 sigma – uma probabilidade de 99,7 por cento.
Os resultados sugerem que a água pura poderá um dia ser usada para monitorar remotamente a produção de reatores nucleares.
“Ficou-nos intrigado que água pura pudesse ser usada para medir antineutrinos de reatores e a distâncias tão grandes”, explicaram o físico da colaboração SNO+ Logan Lebanowski e a Universidade da Califórnia, Berkeley, quando os resultados foram divulgados em 2023.
“Despendemos um esforço significativo para extrair alguns sinais de 190 dias de dados. O resultado é satisfatório.”
Desde então, o SNO+, agora na sua fase cintiladora, tem feito algumas das medições mais precisas de como os neutrinos se comportam durante a viagem.
Em dezembro de 2025, um Uma equipe liderada pela Universidade de Oxford Usando o mesmo detector, os neutrinos solares convertem átomos de carbono-13 em nitrogênio-13 nas profundezas do subsolo, rastreando dois pares de flashes de luz separados por minutos – confirmando uma das interações de neutrinos de energia mais baixa já medidas.
“Até onde sabemos, estes resultados representam as observações de energia mais baixa das interações de neutrinos nos núcleos de carbono-13.” disse a pesquisadora do SnowLab, Christine Krause.
Porque os neutrinos são Impossível medir diretamenteNão sabemos muito sobre eles. A maior questão é se neutrinos e antineutrinos são exatamente a mesma partícula. Uma decadência rara e nunca vista responderá a essa pergunta. O SNO+ ainda está em busca dessa decadência.
O estudo foi publicado Carta de revisão física.
