O neutrino-electrão

h2>Um electrão que teria perdido a sua carga eléctrica

A forma mais fácil de conceber um neutrino é imaginar ian electrão que perdeu a sua carga eléctrica.
Por essa razão, os neutrinos da radioactividade são chamados pelos físicos de neutrinos neutros de electrões. Esta denominação permite distinguir o rhem de dois outros tipos de neutrinos, o muon-neutrinos e o tau-neutrinos.
O neutrino de electrões, juntamente com o electrão, é um dos dois actores da radioactividade beta, um actor quase invisível, extremamente difícil de detectar. No caso mais comum da radioactividade beta-minus, não é o neutrino que ocorre, mas o seu antipartícula, antineutrino e electrão bronzeado. O antineutrino-electron é o parceiro do electrão positivo ou positrónico.

Quarks and leptons
O neutrino é o quarto membro de uma família de quatro corpúsculos que desempenha um papel fundamental no mundo à nossa volta. Os dois primeiros são os quarks “para cima” e “para baixo” componentes da matéria nuclear, o terceiro é o electrão. Os físicos chamam aos leptões o par feito do electrão e do neutrino. Na figura , a representação dos quarks e dos leptões por giros de topo é obviamente simbólica.
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O neutrino do electrão é o parceiro electrónico na família dos 4 constituintes fundamentais da matéria. Os outros dois membros desta família são os chamados quarks para cima e para baixo, os constituintes elementares dos prótons e neutrões e, portanto, os constituintes finais do núcleo atómico. Electrão, neutrino de electrões, quarks para cima e para baixo formam, aos olhos dos físicos, a primeira geração de partículas elementares.
O que distingue os quarks do electrão e do seu neutrino é que os primeiros são sensíveis às interacções muito fortes que cimentam os núcleos. Assim, os quarks são difíceis de observar porque permanecem cativos em matéria nuclear.
Os electrões e os neutrinos não são sensíveis às interacções fortes. Eles partem para descobrir o mundo! Mas os neutrinos são além disso electricamente neutros : não têm a carga eléctrica que permite aos electrões formar a nuvem electrónica que envolve o núcleo do átomo. São apenas sensíveis às forças responsáveis em particular pela radioactividade beta, a que os físicos chamam interacções fracas.
Há muito que se assume que os neutrinos não têm massa (como os fótons). Experiências recentes mostraram que eles têm uma massa extremamente pequena. Para dar uma ideia, a massa do neutrino-electrão é muito inferior à milionésima parte da massa do electrão, uma partícula já muito leve.
Praticamente corpúsculos sem massa, os neutrinos viajam à velocidade da luz. Assim foi observado em 1987, juntamente com um pequeno clarão de luz proveniente de uma explosão de supernova distante, a chegada de um sopro de neutrinos … após uma viagem de 180.000 anos-luz !

Neutrinos à esquerda e à direita
Neutrinos como electrões e quarks têm dois possíveis estados de rotação ou rotação. Apenas um dos dois estados é produzido: os neutrinos têm um “helicóptero canhoto”, como indicado na figura em relação à direcção do movimento. Os neutrinos de mão Riht não são observados: não são produzidos e não interagem. No mundo da antimatéria é o contrário: apenas os direitos antineutrinos são produzidos e observados. Esta propriedade notável é uma característica das fracas interacções.
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p>Electrões, os neutrinos têm dois possíveis estados de rotação (ou spin) que são chamados de helicóptero esquerdo e direito, quando o eixo de rotação é escolhido em paralelo com a direcção do movimento. Mas os neutrinos interagem apenas através das forças fracas, o que distingue os dois estados de helicóptero (um fenómeno a que os físicos chamam “violação da paridade”). Só são produzidos e observados neutrinos canhotos. Os neutrinos canhotos não interagem.
Neutrinos que interagem com a matéria apenas através destas forças fracas, a sua probabilidade (chamada secção transversal) de interagir é extremamente baixa. Para dar uma ideia desta pequenez, na sua experiência que levou à descoberta do neutrino em 1956, Reines e Cowan mediram uma secção transversal de 0,063 bilionésimo de um bilionésimo de celeiro.
O celeiro é a unidade utilizada pelos físicos para medir secções transversais. Por exemplo, a secção transversal de uma captura de neutrões por um núcleo de urânio-238 é da ordem de alguns celeiros. As energias de neutrino em decaimentos radioactivos são geralmente inferiores a 1 MeV. Mesmo a secção transversal de um neutrino de 1 MeV, bem acima destes Reines e Cowan medidos, permanece extremamente baixa. Isto explica porque é que os neutrinos provenientes do decaimento radioactivo que ocorre no Sol são capazes de atravessar a Terra.

Uma probabilidade de interacção extremamente baixa
A probabilidade de interacção do neutrino (secção transversal) com um próton ou nêutron aumenta com a energia. Os dados mostrados na figura representam este aumento da probabilidade de interacção com a energia. A probabilidade de interacção é extremamente baixa para os neutrinos produzidos por radioactividade. Devido à sua alta energia, é muito mais fácil detectar os neutrinos encontrados nos feixes de grandes aceleradores de partículas.
Image credit: J.W. Rohlf, recuperado de http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu

Physicist encontrou duas outras espécies de neutrinos, o muon-neutrino e o tau-neutrino. O neutrino muon é o companheiro do muon, um electrão pesado observado em raios cósmicos. O tau-neutrino é o companheiro do tau, um electrão super-pesado (pesa o dobro do protão) descoberto em 1975 pelo físico americano Martin Perl.
Um último aspecto destas fascinantes partículas ! Sob o efeito da fraca interacção, os neutrinos podem transformar-se em outras espécies. Os físicos dizem que eles “oscilam”. Assim, um neutrino nascido neutrino-electrónico no sol pode ser detectado como um neutrino muon-neutrino à sua chegada à Terra. Um défice observado de neutrino-electrónico proveniente do sol é uma das provas de oscilações de neutrino.
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