A equipe analisou 5.828 eventos candidatos a neutrinos atmosféricos e não encontrou evidências de violações da chamada invariância de Lorentz. Apesar do resultado negativo, o estudo estabeleceu novos limites experimentais para possíveis alterações nas leis da física, incluindo restrições inéditas relacionadas a dois tipos dessas partículas, segundo informações do portal Eurekalert .
Para quem tem pressa
Pesquisadores usaram o telescópio KM3NeT/ORCA para testar a invariância de Lorentz, princípio fundamental da relatividade;
A equipe analisou 5.828 eventos candidatos a neutrinos atmosféricos;
Os dados correspondem a 1,4 ano de observações com apenas seis unidades de detecção;
Nenhuma violação das leis previstas pela teoria de Einstein foi identificada;
O estudo estabeleceu limites inéditos para possíveis desvios envolvendo neutrinos muônicos e tauônicos.
O que os neutrinos podem revelar sobre as leis de Einstein?
A invariância de Lorentz está no centro da teoria da relatividade de Einstein. No entanto, algumas propostas teóricas que tentam conciliar a gravidade com a física quântica levantam a possibilidade de que esse princípio não seja válido em todas as circunstâncias.
Uma dessas hipóteses considera que o espaço-tempo, geralmente tratado como uma estrutura contínua, poderia ser formado por unidades extremamente pequenas e discretas. Se isso acontecer, algumas das propriedades fundamentais da física poderiam apresentar diferenças em determinadas condições.
Os neutrinos são partículas especialmente interessantes para investigar essa possibilidade. Eles interagem muito pouco com a matéria e conseguem percorrer distâncias enormes, inclusive atravessando a Terra.
Outra característica importante é a capacidade de mudar de um tipo para outro durante o deslocamento. Esse fenômeno é conhecido como oscilação de neutrinos e envolve três sabores: eletrônico, muônico e tauônico.
A probabilidade dessas transformações pode ser prevista com grande precisão pelos modelos físicos atuais. Caso as observações apresentem diferenças em relação às previsões, isso pode indicar a existência de fenômenos ainda desconhecidos, incluindo possíveis violações da invariância de Lorentz.
Como funciona o telescópio no fundo do Mediterrâneo?
Para procurar esses desvios, os pesquisadores utilizaram dados do KM3NeT/ORCA, um detector de neutrinos instalado nas profundezas do Mar Mediterrâneo. A análise considerou 1,4 ano de observações realizadas com apenas seis unidades de detecção, ainda durante a fase inicial de construção do equipamento.
A equipe comparou a energia e a direção de chegada dos neutrinos registrados com as previsões teóricas. Ao todo, foram analisados 5.828 eventos candidatos a neutrinos atmosféricos, partículas produzidas quando raios cósmicos interagem com a atmosfera terrestre.
Os dados foram coletados durante 1,4 ano de observações do detector KM3NeT/ORCA. (Imagem: KM3NeT Collaboration) – Os dados foram coletados durante 1,4 ano de observações do detector KM3NeT/ORCA. (Imagem: KM3NeT Collaboration)
Os resultados não indicaram qualquer violação da invariância de Lorentz. Mesmo assim, os dados permitiram estabelecer limites mais rigorosos para a intensidade de determinados efeitos que poderiam alterar o comportamento dessas partículas.
Uma das principais novidades foi a definição, pela primeira vez, de limites diretos para possíveis diferenças relacionadas aos neutrinos muônicos e tauônicos e às oscilações entre esses dois sabores.
O que muda com a descoberta?
Mesmo utilizando apenas uma pequena parte da estrutura planejada, o KM3NeT/ORCA conseguiu produzir resultados competitivos com os de experimentos de longa duração, como IceCube e Super-Kamiokande.
O detector continua em expansão, e os pesquisadores esperam que o aumento da quantidade de dados permita investigar efeitos ainda menores. A colaboração também pretende ampliar as análises para o KM3NeT/ARCA, outro detector da estrutura, projetado para estudar neutrinos de energias muito mais altas, provenientes de fontes astrofísicas distantes.
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Essas partículas podem ser especialmente úteis porque alguns possíveis efeitos de violações da invariância de Lorentz se tornam mais evidentes em energias elevadas e ao longo de grandes distâncias. Por enquanto, entretanto, ainda não existem eventos de neutrinos astrofísicos em quantidade suficiente para realizar esse tipo de análise com o ARCA.
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