Melhor explicação que temos hoje sobre a composição do Universo e como ele se mantém unido, o chamado Modelo Padrão (MP) prevê que os milhões de substâncias que conhecemos se resumem a apenas 17 partículas fundamentais (como elétrons, quarks e o bóson de Higgs).
É o mesmo que dizer que, se pudesse “quebrar” tudo o que nos rodeia — como árvores, estrelas, pessoas e celulares — em pedaços menores, você chegaria inevitavelmente àquelas “pecinhas de LEGO fundamentais”. Além de definir o que são, o MP esclarece também como essas partículas interagem.
Para explicar por que os elétrons ficam coladinhos ao núcleo do átomo ou por que existe radioatividade e fusão nuclear nas estrelas, essa teoria fundamental da física prevê três de quatro forças que governam essas peças: a Força Eletromagnética, a Força Forte e a Força Fraca. A Gravidade é uma página ainda em branco no MP.
Um dos trechos mais complexos do modelo, a chamada Teoria Eletrofraca demonstra, de forma unificada, que a força nuclear fraca e o eletromagnetismo são, no fundo, duas faces da mesma moeda. Mas, apesar de ter passado em milhares de testes, a teoria apresenta algumas “anomalias” no setor dos neutrinos, conhecidos como “partículas fantasmas”.
Em um artigo recente, publicado na revista Physical Review Letters, cientistas italianos realizaram “o primeiro ajuste global de dados de espalhamento elástico neutrino-núcleo e neutrino-elétron para testar ainda mais o MP dentro de uma estrutura consistente”, afirmam os autores em um comunicado.
Medindo a carga elétrica de uma partícula neutra?
Até agora, os testes das propriedades dos neutrinos eram feitos de forma fragmentada, analisando experimentos isolados. A grande inovação deste novo trabalho foi a realização do primeiro “ajuste global”: os pesquisadores combinaram dados de diversos experimentos ao redor do mundo em uma única estrutura teórica consistente.
Considerado uma das partículas mais fascinantes do Universo, o neutrino é invisível, tem massa quase nula e praticamente não “esbarra” em nada durante sua trajetória. Ou seja, neste exato momento, trilhões deles vindos do Sol estão atravessando seu corpo, o chão, e saindo do outro lado da Terra, sem tocar um único átomo.
Após sua confirmação experimental, em 1956, por Frederick Reines e Clyde Cowan, os neutrinos foram objeto de experimentos cada vez mais sensíveis, baseados em diferentes abordagens, que permitiram sua observação em reatores nucleares, aceleradores de partículas, ou diretamente do Sol.
Um dos pontos centrais do estudo é o chamado raio de carga do neutrino. Embora pareça contraintuivo, pois neutrinos não têm carga elétrica (são neutros), “na teoria quântica de campos, mesmo uma partícula eletricamente neutra pode possuir um raio de carga efetivo e mensurável”, explica Nicola Cargioli, pesquisador do Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN).
Na verdade, o estudo confirmou que, para os neutrinos do elétron e do múon, esse rastro está de acordo com as previsões teóricas. Usando dados de detectores de matéria escura, os cientistas estabeleceram “os limites mais rigorosos da história” para o raio de carga do neutrino do tau, analisando indiretamente os sinais de neutrinos solares capturados por acidente.
Quando a resposta é dupla, o mistério aumenta
O estudo revelou um resultado intrigante: os dados atuais permitem duas interpretações possíveis. A primeira se encaixa perfeitamente no Modelo Padrão. A outra é a chamada solução degenerada — um “gêmeo” matemático com valores invertidos, mas que produz o mesmo efeito nos detectores.
Embora isso possa parecer uma falha, na ciência é uma oportunidade de ouro. Os pesquisadores demonstraram que a próxima geração de detectores de matéria escura (baseados em xenônio líquido) terá precisão suficiente para resolver esse “empate” e confirmar se o MP prevalecerá ou se precisará ser reescrito.
Entender as propriedades fundamentais do neutrino não é só um exercício acadêmico. “À medida que avançamos para a era da precisão, este trabalho demonstra a necessidade crucial de contabilizar adequadamente todos os efeitos de energia para evitar interpretações errôneas dos dados”, destacam os autores no artigo.
Mesmo sem ter provas definitivas, esse pequeno desvio detectado funciona como um sinalizador. “Caberá a experimentos futuros esclarecer se estamos observando uma flutuação estatística ou um desvio real das previsões do Modelo Padrão”, explica em comunicado o primeiro autor do trabalho, Mattia Atzori Corona, do INFN Roma.
Seja como for, a ciência saiu vencedora nessa disputa pela melhor observação do “invisível”. O estudo não apenas validou o que já sabíamos, mas apontou o telescópio — e o microscópio — exatamente para onde a próxima grande descoberta da física deve surgir, o que é fundamental em se tratando de “fantasmas”.