Aksel L. Hallin, professor de física na Queen’s University e no Sudbury Neutrino Observatory, dá esta descrição:
p>Um neutrino é uma partícula subatómica muito semelhante a um electrão, mas que não tem carga eléctrica e uma massa muito pequena, que pode até ser zero. Os neutrinos são uma das partículas mais abundantes do universo. No entanto, como têm muito pouca interacção com a matéria, são incrivelmente difíceis de detectar. As forças nucleares tratam os electrões e os neutrinos de forma idêntica; nenhum deles participa na força nuclear forte, mas ambos participam igualmente na força nuclear fraca. As partículas com esta propriedade são denominadas leptões. Para além do electrão (e é anti-partícula, o positron), os leptões carregados incluem o muão (com uma massa 200 vezes maior que a do electrão), o tau (com uma massa 3.500 vezes maior que a do electrão) e as suas anti-partículas.
Bem o múon e o tau, como o electrão, têm neutrinos de acompanhamento, que são chamados de muon-neutrino e tau-neutrino. Os três tipos de neutrinos parecem ser distintos: por exemplo, quando os neutrinos muon-neutrino interagem com um alvo, produzem sempre muões, e nunca taus ou electrões. Nas interacções de partículas, embora possam ser criados e destruídos electrões e neutrinos de electrões, a soma do número de electrões e neutrinos de electrões é conservada. Este facto leva a dividir os leptões em três famílias, cada uma com um leptão carregado e o neutrino que o acompanha.
Para detectar neutrinos, são necessários detectores muito grandes e muito sensíveis. Tipicamente, um neutrino de baixa energia viajará através de muitos anos-luz de matéria normal antes de interagir com qualquer coisa. Consequentemente, todas as experiências com neutrinos terrestres dependem da medição da minúscula fracção de neutrinos que interagem em detectores de tamanho razoável. Por exemplo, no Observatório de Neutrino de Sudbury, um detector de neutrinos de água pesada de 1000 toneladas de neutrões solares capta cerca de 1012 neutrinos por segundo. São detectados cerca de 30 neutrinos por dia.
br>>div>Image: SUDBBURY NEUTRINO OBSERVATÓRIO
Wolfgang Pauli postulou pela primeira vez a existência do neutrino em 1930. Nessa altura, surgiu um problema porque parecia que tanto a energia como o impulso angular não eram conservados em fase beta-decay. Mas Pauli salientou que se uma partícula neutra não interativa – um neutrino – fosse emitida, poder-se-ia recuperar as leis de conservação. A primeira detecção de neutrinos só ocorreu em 1955, quando Clyde Cowan e Frederick Reines registaram anti-neutrinos emitidos por um reactor nuclear.
Fontes naturais de neutrinos incluem o decaimento radioactivo de elementos primordiais dentro da terra, que geram um grande fluxo de electrões de baixa energia-anti-neutrinos. Os cálculos mostram que cerca de 2% da energia do sol é transportada por neutrinos produzidos em reacções de fusão. As supernovas também são predominantemente um fenómeno de neutrinos, porque os neutrinos são as únicas partículas que podem penetrar o material muito denso produzido numa estrela em colapso; apenas uma pequena fracção da energia disponível é convertida em luz. É possível que uma grande fracção da matéria escura do universo consista em neutrinos primordiais, os neutrinos do Big Bang.
Os campos relacionados com partículas de neutrinos e astrofísica são ricos, diversificados e em rápido desenvolvimento. Assim, é impossível tentar resumir todas as actividades no campo numa breve nota. Dito isto, as questões actuais que atraem uma grande quantidade de esforço experimental e teórico incluem o seguinte Quais são as massas dos vários neutrinos? Como é que elas afectam a cosmologia do Big Bang? Será que os neutrinos oscilam? Ou os neutrinos de um tipo podem mudar para outro tipo à medida que viajam através da matéria e do espaço? Os neutrinos são fundamentalmente distintos das suas anti-partículas? Como é que as estrelas colapsam e formam supernovas? Qual é o papel do neutrino na cosmologia?
Uma questão de longa data de particular interesse é o chamado problema do neutrino solar. Este nome refere-se ao facto de várias experiências terrestres, abrangendo as últimas três décadas, terem consistentemente observado menos neutrinos solares do que seria necessário para produzir a energia emitida pelo sol. Uma solução possível é que os neutrinos oscilam – ou seja, os neutrinos de electrões criados no sol transformam-se em muon- ou tau-neutrinos à medida que viajam para a terra. Porque é muito mais difícil medir muon- ou tau-neutrinos de baixa energia, este tipo de conversão explicaria porque não observámos o número correcto de neutrinos na Terra.