Uma pesquisa na Universidade de Hokkaido descobriu que partículas indescritíveis chamadas neutrinos podem interagir com fótons – as partículas elementares da luz e outras radiações eletromagnéticas – de uma forma que nunca foi detectada antes. Os resultados da pesquisa do professor honorário da Universidade de Hokkaido, Kenzo Ishikawa, e de seu colega Yutaka Tobei, professor da Universidade de Ciência e Tecnologia de Hokkaido, foram publicados na revista PhysicsOpen.
"Nossas descobertas são importantes para a compreensão das interações da mecânica quântica de algumas das partículas mais fundamentais da matéria. Elas também podem ajudar a revelar detalhes de fenômenos atualmente pouco compreendidos no Sol e em outras estrelas", disse Ishikawa.
Os neutrinos são uma das partículas fundamentais da matéria mais misteriosas. Como os neutrinos quase não interagem com outras partículas, são extremamente difíceis de estudar. Eles são eletricamente neutros e quase não têm massa. No entanto, são abundantes, com grandes quantidades de neutrinos fluindo do Sol, através da Terra e até mesmo através de nós mesmos, quase sem efeito. Aprender mais sobre neutrinos é importante para testar e refinar nossa compreensão atual da física de partículas, conhecida como Modelo Padrão.
“Sob condições ‘clássicas’ normais, os neutrinos não interagem com os fótons”, explica Ishikawa. "No entanto, revelamos como neutrinos e fótons podem interagir em campos magnéticos uniformes em escalas extremamente grandes - tão grandes quanto 103 quilômetros - onde esses campos magnéticos aparecem. A forma de matéria ao redor de uma estrela é chamada de plasma. O plasma é um gás ionizado, o que significa que todos os seus átomos ganharam mais ou menos elétrons, tornando-os íons com carga negativa ou positiva, em vez dos átomos neutros que poderiam ser nas condições cotidianas da Terra."
Efeito Hall elétrico fraco e seu impacto
A interação que os pesquisadores descrevem envolve um fenômeno teórico chamado efeito Hall eletrofraco. Esta é a interação entre eletricidade e magnetismo sob condições extremas, onde as duas forças básicas da natureza – a força eletromagnética e a força fraca – se fundem em eletricidade fraca. Este é um conceito teórico que se espera aplicar apenas nas condições de energia extremamente elevada do universo primitivo ou em colisões em aceleradores de partículas.
A pesquisa rendeu uma descrição matemática dessa interação neutrino-fóton inesperada, conhecida como Lagrangiana. Descreve todas as informações conhecidas sobre o estado de energia do sistema.
“Além de nos ajudar a compreender a física fundamental, o nosso estudo pode ajudar a explicar o mistério do aquecimento coronal”, disse Ishikawa. "Este é um mistério de longa data que envolve o mecanismo pelo qual a atmosfera mais externa do Sol, a coroa, se torna muito mais quente do que a superfície do Sol. O nosso trabalho mostra que as interações entre neutrinos e fotões libertam energia que aquece a coroa."
Nas suas observações finais, Ishikawa expressou o desejo da sua equipa: “Esperamos agora continuar o nosso trabalho e encontrar conhecimentos mais profundos, especialmente sobre a transferência de energia entre neutrinos e fotões sob estas condições extremas”.