Explicado: o que um telescópio está fazendo dentro do lago mais profundo do mundo?

O Baikal-GVD é um dos três maiores detectores de neutrino do mundo junto com o IceCube no Pólo Sul e ANTARES no Mar Mediterrâneo.

Os participantes competem no gelo do Lago Baikal congelado durante a taça de vela no gelo Baikal na região de Irkutsk, Rússia, 23 de março de 2021. (Foto da Reuters: Yuri Novikov)

No final da semana passada, cientistas russos lançou um dos maiores telescópios subaquáticos de neutrinos do mundo chamado Baikal-GVD (Detector de Volume Gigaton) nas águas do Lago Baikail, o lago mais profundo do mundo situado na Sibéria.

A construção deste telescópio, iniciada em 2016, é motivada pela missão de estudar em detalhe as evasivas partículas fundamentais denominadas neutrinos e, possivelmente, determinar as suas fontes. Estudar isso ajudará os cientistas a compreender as origens do universo, já que alguns neutrinos foram formados durante o Big Bang, outros continuam a ser formados como resultado de explosões de supernova ou por causa de reações nucleares no Sol.

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O Baikal-GVD é um dos três maiores detectores de neutrino do mundo junto com o IceCube no Pólo Sul e ANTARES no Mar Mediterrâneo.

O que são partículas fundamentais?

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Até agora, o entendimento é que o universo é feito de algumas partículas fundamentais que são indivisíveis. De maneira geral, as partículas de matéria que os cientistas conhecem até agora podem ser classificadas em quarks e leptons. Mas isso só se aplica à matéria normal ou à matéria da qual os cientistas sabem que 5% do universo é composto. Em seu livro We Have No Idea, o cartunista Jorge Cham e o físico de partículas Daniel Whiteson disseram que essas partículas constituem uma matéria que representa apenas cinco por cento do universo. Não se sabe muito sobre os 95 por cento restantes do universo, que são classificados pelos autores em matéria escura (27 por cento) e os 68 por cento restantes do universo dos quais os cientistas ainda não têm idéia.

Mas no universo que os cientistas conhecem, a exploração no campo da física até agora levou à descoberta de mais de 12 desses quarks e leptons, mas três deles (prótons, nêutrons e elétrons) é o que tudo no mundo é feito . Os prótons (carregam uma carga positiva) e os nêutrons (sem carga) são tipos de quarks, enquanto os elétrons (carregam uma carga negativa) são tipos de léptons. Essas três partículas formam o que é conhecido como o bloco de construção da vida - o átomo. Em diferentes combinações, essas partículas podem formar diferentes tipos de átomos, que por sua vez formam moléculas que formam tudo - de um ser humano a uma cadeira de madeira, uma placa de plástico, um telefone celular, um cachorro, um cupim, uma montanha, um planeta, água, solo e assim por diante.

Por que os cientistas estudam as partículas fundamentais?

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Estudar do que os humanos e tudo ao seu redor são feitos dá aos cientistas uma janela para entender o universo de uma maneira melhor, como é fácil entender o que é um bolo, uma vez que se conhece os ingredientes de que é feito. Esta é uma das razões pelas quais os cientistas estão tão interessados ​​em estudar neutrinos (não o mesmo que nêutrons), que também são um tipo de partícula fundamental. Fundamental significa que os neutrinos, como elétrons, prótons e nêutrons não podem ser decompostos em partículas menores.

Então, onde os neutrinos se encaixam?

O que torna os neutrinos especialmente interessantes é que eles são abundantes na natureza, com cerca de mil trilhões deles passando por um corpo humano a cada segundo. Na verdade, eles são as segundas partículas mais abundantes, depois dos fótons, que são partículas de luz. Mas, embora os neutrinos sejam abundantes, eles não são fáceis de capturar, isso porque não carregam uma carga, como resultado, não interagem com a matéria.

Um site desenvolvido pelo Fermi National Accelerator Laboratory, nos Estados Unidos, afirma que os neutrinos são uma pista para uma nova física: maneiras de descrever o mundo que ainda não conhecemos. Eles também podem ter propriedades únicas que ajudariam a explicar por que o universo é feito de matéria em vez de antimatéria. Assim como as partículas subatômicas da chamada matéria normal podem ser classificadas em elétrons, prótons e nêutrons, as partículas subatômicas que constituem a antimatéria têm propriedades opostas à matéria normal. Embora se saiba que a antimatéria existe, não sabemos ainda por que ela existe ou quão diferentes são as propriedades de suas partículas subatômicas das da matéria normal.

Uma forma de detectar neutrinos é na água ou no gelo, onde os neutrinos deixam um flash de luz ou uma linha de bolhas quando interagem. Para capturar esses sinais, os cientistas precisam construir grandes detectores. Um telescópio subaquático como o GVD é projetado para detectar neutrinos de alta energia que podem ter vindo do núcleo da Terra ou podem ter sido produzidos durante reações nucleares no sol.

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