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A colaboração internacional NOvA apresentou novos resultados na conferência Neutrino 2024 em Milão, Itália, em 17 de junho. A colaboração duplicou os seus dados de neutrinos desde o seu lançamento anterior há quatro anos, incluindo a adição de uma nova amostra de neutrinos de eletrões de baixa energia. Os novos resultados são consistentes com os resultados anteriores do NOvA, mas com maior precisão. Os dados favorecem a ordenação “normal” das massas dos neutrinos com mais força do que antes, mas a ambiguidade permanece em torno das propriedades de oscilação dos neutrinos.
Os dados mais recentes do NOvA fornecem uma medição muito precisa da maior divisão entre as massas quadradas dos neutrinos e favorecem ligeiramente a ordenação normal das massas. Essa precisão na divisão de massa significa que, quando combinadas com dados de outras experiências realizadas em reactores nucleares, os dados favorecem a ordenação normal com probabilidades de quase 7:1. Isto sugere que os neutrinos aderem à ordem normal, mas os físicos não atingiram o elevado limiar de certeza exigido para declarar uma descoberta.
NOvA, abreviação de NuMI Fora do eixo νe Appearance, é um experimento gerenciado pelo Fermi National Accelerator Laboratory do Departamento de Energia dos EUA, localizado fora de Chicago. O Fermilab envia um feixe de neutrinos 800 quilômetros ao norte para um detector de 14 mil toneladas em Ash River, Minnesota. Ao medir os neutrinos e os seus parceiros de antimatéria, os antineutrinos, em ambos os locais, os físicos podem estudar como estas partículas mudam de tipo à medida que viajam, um fenómeno conhecido como oscilação de neutrinos.
NOvA pretende aprender mais sobre o ordenamento das massas dos neutrinos. Os físicos sabem que existem três tipos de neutrinos com massas diferentes, mas não sabem a massa absoluta, nem qual é o mais pesado. Os modelos teóricos prevêem duas ordenações de massa possíveis, normal ou invertida. Na ordem normal, existem dois neutrinos leves e um neutrino mais pesado; no invertido, há um neutrino leve e dois mais pesados.
“Obter informações adicionais de experimentos com reatores aumenta nosso conhecimento sobre a ordenação de massa e nos aproxima de um território emocionante”, disse Erika Catano-Mur, pesquisadora de pós-doutorado associada na William & Mary e co-organizadora da análise. “Quase temos uma resposta para uma das grandes questões que temos na física dos neutrinos. Mas ainda não chegamos lá.”
A solução para a oscilação dos neutrinos permanece ambígua nos novos resultados. Atualmente, os físicos não têm dados suficientes para desvendar dois efeitos na oscilação: ordenação de massa e uma propriedade chamada violação de paridade de carga. A colaboração observou uma quantidade moderada de oscilação que poderia ser explicada em qualquer cenário de ordenação em massa com diferentes quantidades de violação do CP, de modo que eles não podem separar a ordenação em massa e a violação do CP. No entanto, os físicos conseguiram descartar combinações específicas das duas propriedades.
“É realmente necessário mais de uma medição para aprendermos tudo o que precisamos saber”, disse Jeremy Wolcott, pós-doutorado na Universidade Tufts, um dos coordenadores de análise da NOvA e palestrante na conferência.
“O NOvA é um participante importante nisso porque existem aspectos únicos em todos os vários experimentos que tentam medir os mesmos parâmetros”, disse Wolcott. “Estamos começando a ver uma imagem se formando, mas é obscura. Ter medições diferentes que funcionem juntas é muito importante.”
A experiência NOvA começou a recolher dados em 2014 e continuará a decorrer até ao início de 2027, período durante o qual a colaboração espera duplicar o seu conjunto de dados de antineutrinos. Eles também continuam a implementar melhorias de análise para maximizar a sensibilidade do experimento.
Seus esforços também estão abrindo caminho para experimentos futuros que buscarão contribuir ainda mais para a solução dos mistérios em torno das propriedades dos neutrinos.
“Queremos aproveitar ao máximo os dados”, disse Catano-Mur. “O que aprendemos – não apenas com os resultados em si, mas no processo, o que estamos aprendendo sobre os métodos de análise – será útil para a próxima geração de experimentos que estão atualmente em construção.
Ainda assim, o NOvA tem potencial para revelar mais sobre o esquivo neutrino. “Este resultado é um lembrete importante de que a atual geração de experimentos, incluindo o NOvA, continua a coletar dados valiosos e a produzir insights de física”, disse Zoya Vallari, pesquisadora de pós-doutorado na CalTech e co-organizadora da análise. “Eles são nossa melhor chance de descoberta no momento.”
A colaboração NOvA é composta por mais de 200 cientistas de 50 instituições em oito países. Com os dados adicionais e melhorias adicionais na análise, o NOvA aproximará os físicos da compreensão do comportamento de mudança de identidade dos neutrinos.
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