Massa do neutrino mais leve revelada usando Big Data em Astronomia

destaque 2019 05 02A massa do neutrino mais leve, uma partícula “fantasma” abundante no Universo, foi estimada: ao menos 10 milhões de vezes mais leve do que a massa de um elétron.

O estudo foi liderado pela University College London em colaboração com a Universidade Federal do Rio de Janeiro e a Universidade de São Paulo.

Compreender melhor neutrinos tem o potencial de revelar segredos sobre o nosso Universo incluindo como galáxias se distribuem, porque o Universo está em expansão acelerada e do que é feita matéria escura.

Neutrinos aparecem na natureza em três “sabores” diferentes, compostos por uma mistura de três diferentes massas de neutrinos. Embora a diferença entre estas massas seja conhecida, até agora tínhamos muito pouca informação a respeito da massa da espécie mais leve.

Primeiro autor do artigo, o ex-aluno do IFUSP Dr. Arthur Loureiro, disse: “Cem bilhões de neutrinos vindos do nosso Sol passam voando pelo nosso polegar a cada segundo, inclusive durante a noite. São partículas “fantasmas” que interagem muito fracamente com a matéria e sobre o que sabemos muito pouco. Quando neutrinos se movem, eles podem mudar entre seus três sabores diferentes; isso só pode acontecer se ao menos duas de suas massas forem maiores que zero”.

“Os três sabores podem ser comparados a um sorvete napolitano; ao pegar uma colherada temos morango, chocolate e baunilha. Os três sabores sempre estão presentes, mas em diferentes proporções. Essa mudança em proporções e em sabor – e em consequência, o estranho comportamento dessas partículas – só pode ser explicada por neutrinos tendo massa”.

O conceito de neutrinos possuírem massa é relativamente novo, comprovado por uma descoberta em 1998 que deu a Takaaki Kajita e Arthur B. McDonald o prêmio Nobel em Física. Mesmo assim, o Modelo Padrão usado por físicos atualmente ainda tem que ser atualizado para designar corretamente massas aos neutrinos.

O estudo, publicado no periódico Physical Review Letters por pesquisadores da University College London, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Institut d’Astrophysique de Paris e pela Universidade de São Paulo, determina um limite superior para a massa do neutrino mais leve pela primeira vez.

O time de pesquisadores utilizou uma abordagem inovadora para calcular a massa dos neutrinos usando dados coletados por cientistas das áreas de Cosmologia e Física de Partículas. 

“Nós utilizamos informações de uma variedade de experimentos e fontes, incluindo telescópios espaciais e terrestres observando a primeira luz do Universo (a radiação cósmica de fundo), supernovas, o maior mapa 3D de galáxias do Universo, aceleradores de partículas, reatores nucleares entre outros”, disse Dr. Loureiro.

“Neutrinos são extremamente abundantes, porém muito pequenos e evasivos, nós precisávamos de qualquer pedaço de conhecimento disponível para estimarmos as suas massas. Nosso método pode ser aplicado a outras grandes questões intrigantes em Cosmologia e Física de Partículas”.

De acordo com o doutorando Andreu Cuceu (UCL Physics & Astronomy), segundo autor do artigo: “Nós utilizamos mais de meio milhão de horas de processamento para analisarmos os dados; isto seria equivalente a 60 anos em um único processador. Este projeto elevou os limites para análise de Big Data em Cosmologia”.

O time diz que compreender como a massa dos neutrinos pode ser estimada é de fundamental importância para futuros telescópios em cosmologia como DESI e Euclid, ambos envolvendo times da UCL.

O Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) irá estudar a estrutura em larga escala do Universo e seu conteúdo de matéria e energia escuras com alta precisão. Euclid é um novo telescópio sendo desenvolvido pela Agência Espacial Européia (ESA) para mapear a geometria do Universo escurro e a evolução de estruturas cósmicas.

O Professor Ofer Lahav (UCL Physics & Astronomy), co-autor do estudo e Presidente dos Consórcios Britânicos do Dark Energy Survey e do DESI, disse: “É impressionante como a distribuição de galáxias em imensas escalas pode nos dizer a respeito da massa do neutrino mais leve, este é um resultado de fnudamental importancia para a física. Este novo estudo demonstra que estamos no caminho para realmente medirmos a massa dos neutrinos utilizando a próxima geração de grandes levantamentos de galáxias espectroscópicos como o DESI, Euclid e outros.”

A pesquisa foi financiada pelo Conselho Nacional para Desenvolvimento Cientifico e Tecnológico (CNPq) através de bolsas do Ciências sem Fronteiras, pela Sociedade Astronomia Real, Conselho de Instalações de Ciência e Tecnologia Britânico (STFC), Sociedade Real e pelo Conselho Europeu de Pesquisas.

Acesse o ARTIGO:  https://arxiv.org/abs/1811.02578

 


*Traduzido e adaptado do comunicado de imprensa do University College London.

*Imagem: Fermilab

*Para mais informações, contate comunica@if.usp.br