Físicos do MIT propõem um laser de neutrinos para investigar os mistérios do Universo

Físicos do MIT avançaram uma proposta para criar um dispositivo com ar de ficção científica: um laser de neutrinos, que poderia ajudar a investigar alguns dos maiores enigmas do Universo.

Porque é tão difícil estudar neutrinos

Os neutrinos são as partículas com massa mais abundantes, mas há uma ironia cruel: são extremamente difíceis de apanhar, o que lhes valeu a alcunha de “partícula fantasma”. Apesar de existirem biliões a atravessar o seu corpo em cada instante, interagem tão raramente com a matéria que se tornam quase impossíveis de analisar em detalhe.

Foi por isso que investigadores do MIT e da University of Texas at Arlington descreveram um conceito de laser de neutrinos que, em teoria, permitiria disciplinar estas partículas errantes, reunindo-as num feixe concentrado e, assim, mais simples de estudar.

Como funcionaria um laser de neutrinos com condensado de Bose-Einstein

Para o construir, seria necessário - pelo menos em teoria - arrefecer uma nuvem de átomos de rubídio-83 até uma temperatura inferior à do espaço interestelar, de forma a que passem a comportar-se como uma única entidade quântica: um estado da matéria conhecido como condensado de Bose-Einstein (CBE).

O rubídio-83 é radioactivo e produz neutrinos quando os seus átomos decaem. Em condições normais, essa desintegração acontece de forma algo aleatória, libertando neutrinos em todas as direcções e em momentos imprevisíveis. Já num estado de CBE, o comportamento dos átomos deverá ficar sincronizado - incluindo o próprio processo de decaimento.

A ideia tem, pelo menos, uma semelhança superficial com um laser convencional, que gera e alinha fotões numa linha bem definida. O resultado esperado seria um feixe intenso de neutrinos apontado numa única direcção, obtido poucos minutos depois de se atingir a temperatura adequada.

O que muda com um feixe concentrado

Detectar um neutrino é, em grande medida, um problema de probabilidades. Os melhores ensaios actuais baseiam-se em observar volumes gigantescos de água ou gelo, em locais com pouca interferência, e esperar pela raríssima ocasião em que um neutrino colide com um núcleo de forma detectável. Conseguir prever onde os neutrinos estarão, dentro de um volume muito menor, ajudaria a inclinar esse jogo a nosso favor.

Uma capacidade mais fiável para detectar e estudar neutrinos poderia abrir caminho para resolver grandes mistérios da física, incluindo o que é a matéria escura e porque é que a antimatéria não eliminou o Universo tal como o conhecemos.

A tendência dos neutrinos para não interagirem com a matéria também poderia ser aproveitada em comunicações capazes de atravessar objectos, inclusive através do subsolo.

Ainda assim, o primeiro passo é confirmar se é mesmo possível construir um laser de neutrinos.

“Se se confirmar que conseguimos demonstrá-lo em laboratório, então as pessoas podem começar a pensar: Podemos usar isto como detector de neutrinos? Ou como uma nova forma de comunicação?”, afirma Joseph Formaggio, físico do MIT. “É aí que a diversão começa a sério.”

O estudo foi publicado na revista PRL.