Quantas vezes pode o mesmo neutrino passar no mesmo sítio?

Question

Tomando como exemplo um neutrino proveniente do núcleo estelar em colapso da Supernova 1987A que tenha sido detectado no observatório Kamioka em 1987, esse neutrino pode voltar a ser detectado mais alguma vez aqui no nosso planeta?

Answer 1

Não sendo um especialista em Física de Partículas, a minha resposta é, apesar de tudo, Não.

Neutrinos são particulas extremamente difíceis de detectar.  Só foram descobertos em 1959, apesar de terem sido previsto teoricamente quase 30 anos antes.

Os neutrinos podem ter três origens diferentes (que nós conheçamos):

• Podem vir do Sol (neutrinos solares), formados nas reacções nucleares que acontecem no núcleo da nossa estrela.
• Podem vir de Supernovas, como disse na sua pergunta, formados quando o colapso da estrela esmaga protões e neutrões uns contra os outros.
• ou podem ter tido origem no próprio Big-Bang. Pensa-se que os primeiros neutrinos possam ter sido formados no primeiro segundo após o Big-Bang.

 

O problema é que os neutrinos, como o próprio nome indica (significa "pequenos neutros") não têm carga eléctrica e, portanto, a força electromagnética não os "aquece nem arrefece". Além disso, como têm muito pouca massa, a Gravidade também não tem practicamente efeito sobre eles. Também não são afectados pela Força Nuclear Forte (responsável por manter os quarks coesos e permitindo a formação de partículas como o protão e o neutrão - a título de curiosidade esta é a interacção mais forte das quatro interacções fundamentais; mas também tem um alcance muito pequeno: cerca de 1 "femtometro" ou 10^-15 m (um 1 antecedido de 14 zeros à direita da virgula)). A única forma de um neutrino interagir com a matéria normal é a partir da quarta força: a Força Nuclear Fraca, responsável pelo decaimento radioactivo (a Wikipédia é um bom sítio para se familiarizar com estas forças, podendo depois seguir links mais avançados).

Como interagem tão pouco com a matéria normal, é extremamente difícil detectá-los. Se tivessemos uma camada de chumbo com um ano-luz de distância (a distância viajada pela luz num ano, cerca de 9 mil biliões de quilómetros), um neutrino não teria problemas nenhuns em atravessá-la sem interagir com um único átomo de chumbo. Pelo que um neutrino passa pela Terra (e por nós) que nem a acha! Uma vez passado, não voltará para trás.

Além disso, nós não conseguimos detectar neutrinos. O que detectamos com teléscopios como o Super-Kamiokande é a interacção dos neutrinos com a água do tanque. Pelo que nos seria muito dificil (tenho problemas em dizer impossível, mas neste caso provavelmente aplicar-se-ia bem) saber se qualquer neutrino detectado teria sido ja encontrado previamente na Terra...

 

Se o Inglês nao o incomodar, poderá encontrar mais informações em sites como este e este.

Answer 2

Há dois aspectos desta pergunta que são necessários considerar.

Para um neutrino que passou pela Terra conseguir voltar a passar pelo nosso planeta, seria necessário ter uma trajectória que o faria passar por um campo gravitacional tão forte que o redirecciona de volta  à Terra. Só este feito seria manifestamente pouco provável dada a vastidão do Universo e as pequenas perturbações induzidas ao neutrino pelos campos gravitacionais dos planetas, estrelas, etc.

Mas assumindo, que isso era possível, ainda não saberíamos que esse neutrino era o mesmo que foi detectado no Kamioka em 1987, simplesmente porque os neutrinos são todos iguais e não há maneira de os diferenciar.