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Arthur B. McDonald, Prémio Nobel da Física em 2015 pela «descoberta das oscilações de neutrinos que mostram que os neutrinos têm massa», vem a Portugal a convite do LIP – Laboratório de Instrumentação e Física Experimental de Partículas e da SPF – Sociedade Portuguesa de Física.
Arthur B. McDonald, professor Emeritus at Queen’s University in Canada, speaks to reporters at Queen’s University in Kingston, Ontario, October 6, 2015. McDonald and Japan’s Takaaki Kajita were co-winners of the 2015 Nobel Prize for Physics for their discovery that neutrinos, labelled nature’s most elusive particles, have mass, the award-giving body said on Tuesday. REUTERS/Lars Hagberg – RTS3AOV
O físico canadiano, professor na Universidade Queen’s, foi responsável pela experiência SNO, cujo detetor de neutrinos se encontra a 2 km de profundidade no Canadá, e em que participaram desde 2005 investigadores portugueses do LIP.
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Na próxima quarta-feira, dia 7 de setembro, pelas 11h45m, Arthur B. McDonald visita a Universidade de Coimbra (UC) e o polo de Coimbra do LIP, onde está a ser construído o mecanismo de inserção de fontes de calibração para SNO+, experiência sucessora da SNO. A calibração é uma das áreas de responsabilidade do LIP em SNO+, estando já instalado no detetor um sistema baseado em fibras óticas cujas partes mecânicas também foram construídas nas oficinas do LIP.
Os neutrinos são partículas elementares muito difíceis de detetar. São produzidos naturalmente pela fusão nuclear no interior do Sol e pelos raios cósmicos na atmosfera terrestre, e artificialmente em aceleradores de partículas ou em reatores nucleares.
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As experiências SNO (liderada por Arthur B. McDonald) e SuperKamiokande (liderada por Takaaki Kajita, com quem McDonald partilhou o Nobel da Física de 2015) mostraram que os neutrinos, ao alterarem as suas propriedades no caminho entre a produção e deteção, tinham necessariamente massa não nula, ao contrário do que era esperado no Modelo Padrão da Física de Partículas.
Esta descoberta levantou questões importantes na fronteira entre a física de partículas e a cosmologia, que são objeto de uma nova geração de experiências. O Prémio Breakthrough para a Física Fundamental de 2016 foi atribuído às várias centenas de cientistas que contribuíram para a «descoberta fundamental da oscilação de neutrinos, revelando uma fronteira para além, possivelmente muito além, do modelo padrão da física de partículas». Quatro investigadores do LIP partilharam esta distinção.
O detetor SNO/SNO+ está situado no laboratório SNOLAB, a 2 km de profundidade, numa mina ativa de extração de níquel, no Canadá.
Consiste num volume interior líquido contido numa esfera de acrílico transparente de 12 m de diâmetro e 5 cm de espessura, e é rodeado por um conjunto de cerca de 9500 sensores de luz numa estrutura de 18 m de diâmetro. Em SNO, a esfera continha 1000 toneladas de água pesada (uma molécula equivalente à da água, mas em que o hidrogénio é substituído por deutério, com mais neutrões), permitindo dois processos de interação dos neutrinos inacessíveis a outros detetores – um sensível apenas aos neutrinos de eletrão e outro igualmente sensível a todos os tipos de neutrino. As partículas carregadas com velocidade superior à da luz na água eram identificadas pela emissão de radiação de Cherenkov.
Para a nova experiência, SNO+, a mesma esfera irá conter 780 toneladas de um líquido cintilador orgânico, que emite muito mais luz, permitindo detetar partículas carregadas de muito menor energia.
O objetivo principal desta experiência é a observação de um processo de declínio radioativo extremamente raro, que, a existir, revelaria o caráter de Majorana dos neutrinos e permitiria medir a sua massa desconhecida. O detetor teve de ser adaptado para poder conter líquidos de diferente densidade, e para poder lidar com uma muito maior taxa de sinais. Começará a tomar dados brevemente (www.lip.pt/experiments/snoplus).
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