O neutrino é uma partícula elementar proposta por Wolfgang Pauli, em 1930, para explicar o espectro contínuo de emissores de radiação nuclear beta. Para que a conservação de energia fosse preservada, a energia em défice no eletrão seria transportada por uma partícula sem carga elétrica e de massa muito reduzida.

Nos reatores nucleares, a fissão nuclear em cadeia autossustentada é fonte de energia térmica, radioisótopos e radiações nucleares incluindo neutrões e neutrinos. O Sol, cuja energia libertada advém de um ciclo de fusão termonuclear, de hidrogénio em hélio, é uma outra fonte de radiações e neutrinos. Nesse ciclo, por cada núcleo de hélio-4 sintetizado, são emitidos dois neutrinos que transportam consigo dois por cento da energia libertada.
Além dos reatores nucleares e do Sol, aceleradores de partículas, estrelas supernovas em colapso, a atmosfera terrestre impactada por raios cósmicos e, ainda, o interior da Terra em resultado da desintegração radioativa de urânio, tório e potássio e alguns radionuclídeos mais, também são fontes de neutrinos.
Com minúscula massa e destituído de carga elétrica, o neutrino misterioso parecia indetetável, mas o engenho experimental ultrapassou as dificuldades. Por 1955 conclui-se que se deveriam distinguir neutrinos e antineutrinos. E ainda nessa década, Raymon Davis conseguiu detetar neutrinos de origem solar, mediante a transmutação (induzida pelo neutrino) de cloro em Árgon, ao passo que Fred Reines e Clyde Cowan conseguiram detetar antineutrinos através da transmutação do protão em neutrão.
Sessenta anos volvidos, a pesquisa de neutrinos prossegue ativa e frutuosa nos campos da Física de Partículas, Astrofísica e Cosmologia e da Geofísica. Sabemos agora que os neutrinos e antineutrinos têm “sabor” – associado com cada um dos leptões com carga: eletrão, muão e tau. Essa é uma qualidade quântica surpreendente, que goza da propriedade de oscilar – o neutrino mudando esse seu estado em função da distância e da energia. A ínfima secção eficaz de interação com outras partículas e a oscilação de sabor abrem janelas de observação sobre alguns problemas do nosso Sol e da Terra, de outro modo inacessíveis. Antineutrinos, gerados na fusão termonuclear no interior do Sol, escapam à velocidade da luz e permitem-nos monitorizar aqui o processo termonuclear que o alimenta. Antineutrinos que emanam do interior radiogénico do nosso planeta (geoneutrinos) permitem modelar a evolução geoquímica da Terra ao longo do tempo geológico e a sua atual estrutura.

Partícula abundante. A importância atribuída à pesquisa de neutrinos levou à constituição de grandes empreendimentos experimentais que têm vindo a revelar-se muito produtivos. Instalações complexas, compreendendo milhares de toneladas de cintiladores e milhares de detetores de luz. Takaaki Kajita e Arthur McDonald, a quem foi atribuído o Prémio Nobel da Física 2015, são cientistas que integram as grandes equipas de duas importantes experiências: Super-Kamiokande, no Japão, e Observatório de Neutrinos de Sudbury (SNO), no Canadá. Estas experiências complementam-se no tipo de observações que fazem e os seus resultados permitiram demonstrar a metamorfose dos neutrinos, de sabor em sabor, em pleno voo.
Borexino é uma outra colaboração internacional recente, localizada em Gran Sasso (Itália) e dedicada ao estudo de neutrinos de baixa energia. Desde 2007 tem observado neutrinos solares e geoneutrinos. A sua equipa detetou neutrinos solares especificamente produzidos na fusão do hidrogénio no interior do Sol, comprovou a correção do modelo astrofísico e quantificou a potência instantânea gerada pela reação termonuclear no interior do Sol, coincidente com a potência de radiação térmica libertada à superfície solar.
MINOS é outra experiência concebida para estudar o fenómeno da oscilação de neutrinos. Os neutrinos produzidos pelo gerador de neutrinos NUMI, no Fermilab (Chicago), são observados em dois detetores, um próximo e outro a 735 km de distância. Observações aí realizadas permitiram medir com rigor a velocidade de propagação de neutrinos, muito próxima da velocidade da luz.
Observações de Super-Kamiokande a MINOS são consistentes quanto aos parâmetros de oscilação. Oscilação de sabor teoricamente vinculada à massa. Uma boa razão para averiguar a massa precisa do neutrino é que, embora seja minúscula, eles são a segunda partícula mais abundante no Universo, a seguir aos fotões, de tal modo que a massa combinada de todos os neutrinos no universo se estima ser aproximadamente igual à massa de todas as estrelas visíveis. Quer dizer que o seu valor é importante para entender a evolução do Universo em larga escala.

Rui Namorado Rosa