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Físicos
conseguem capturar nêutrons livres
Da Redação
Em São Paulo
Nêutrons livres são, em geral, corredores bem velozes, voando
baixo a uma significativa fração da velocidade da luz. Mas físicos
criaram um novo processo para frear nêutrons a 24 km por hora -a
velocidade de um bom corredor- o que pode levar a imensos avanços no
entendimento da Universo físico em seu nível mais fundamental.
De acordo com Brad Filipone, professor de Física do Instituto de
Tecnologia da Califórnia (Caltech), ele e um grupo de pesquisadores da
Caltech e de outras instituições recentemente conseguiram coletar um número
recorde de nêutros ultrafrios no Centro de Ciência de Nêutrons de Los
Alamos. A nova técnica resultou em cerca de 140 nêutrons por centímetro
cúbico, e o número poderia ser cinco vezes maior com um ajuste melhor
do aparato.
"Nosso principal interesse é fazer uma medição precisa das
propriedades fundamentais dos nêutrons", diz Filipone, explicando
que um nêutron tem uma meia-vida de apenas 15 minutos. Em outras
palavras, se mil nêutrons forem aprisionados, 500 irão se partir
depois de 15 minutos em próton, elétron e antineutrino.
Nêutrons normalmente existem na natureza em uma forma muito mais estável
dentro do núcleo de átomos, em companhia dos prótons, formando a
maior parte da massa do átomo. Os nêutrons tornam-se bastante instáveis
se eles são arrancados do núcleo, mas o fato de eles se despedaçarem
tão rapidamente os torna úteis para vários experimentos.
A maneira tradicional que os físicos usavam para obter nêutrons livres
era tentando desacelerá-los à medida que eles emergiam de um reator
nuclear, fazendo-os ricochetear em um material para perder energia. Esse
procedimento funcionava bem para frea-los a alguns metros por segundo,
mas isso ainda é muito rápido. A nova técnica envolve um segundo estágio
de desaceleração que é inviável perto de um reator nuclear, mas
funciona bem em um acelerador nuclear, onde a produção de nêutrons é
abrupta, não constante. O processo começa ao esmagar prótons do
acelerador em um material sólido como o tungstênio, o que resulta em nêutrons
sendo expulsos de seus núcleos.
As partículas então são desaceleradas à medida que rebatem em um
material plástico, então algumas delas são freadas ainda mais caso
entre um bloco de deutério sólido (hidrogênio pesado), que foi
resfriado para uma temperatura pouco acima do zero absoluto (-273 °C).
Quando os nêutrons entram na grade de cristal da caixa de deutério,
eles podem virtualmente perder toda sua energia, e emergem da armadilha
a velocidades tão lentas que não podem mais atravessar as paredes do
aparato. Os nêutrons aprisionados podem então ser usados em
experimentos. De acordo com Filippone, as velocidades extremamente baixa
dos nêutrons são importantes para se estudar seu desmantelamento com o
passar dos minutos.
A teoria fundamental da física de partículas, conhecida como Modelo
Padrão, prediz um comportamento específico na quebra dos nêutrons.
Porém, se os experimentos com os nêutrons ultrafrios revelarem
comportamentos díspares, então os físicos teriam a evidência de um
novo tipo de Física, conhecido como "supersimetria".
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