O Prêmio Nobel de Física 2026: mais um para o neutrino!

O Prêmio Nobel de Física 2026: mais um para o neutrino! Renata Zukanovich Funchal – Foto: Arquivo pessoal Neutrinos foram descobertos há 70 anos por Frederick Reines e Clyde Cowan em um experimento usando como fonte o reator nuclear de Savannah River, na Carolina do Sul, EUA. Ao comemorarmos esse aniversário, constatamos que essa fascinante área de pesquisa segue mais ativa e vigorosa do que nunca. Neutrinos são partículas neutras, de massa diminuta (pelo menos cinco milhões de vezes menor que a massa do elétron), que interagem muito fracamente com a matéria e que foram propostas por Wolfgang Pauli em 1930 para resolver o problema da conservação de energia no chamado decaimento β. Sabemos hoje que existem três tipos ou sabores de neutrinos: o neutrino do elétron, o neutrino do múon e o neutrino do tau. Até hoje a física de neutrinos foi explicitamente reconhecida como Prêmio Nobel de Física em cinco ocasiões distintas. A primeira vez foi em 1988, quando Leon Lederman, Melvin Schwartz e Jack Steinberger foram contemplados pela descoberta do neutrino do múon, provando a existência de mais de um sabor de neutrino. Incrivelmente, Frederick Reines recebeu o Nobel pela detecção do primeiro neutrino (o do elétron) apenas em 1995, quando Clyde Cowan já havia falecido — Reines dividiu o prêmio com Martin Perl, descobridor do lépton tau. Em 2002, Raymond Davis Jr. e Masatoshi Koshiba foram agraciados, respectivamente, pela detecção de neutrinos solares e de neutrinos de supernovas. Em 2015, Takaaki Kajita (do experimento Super-Kamiokande) e Arthur McDonald (do experimento SNO) receberam o prêmio pela descoberta das oscilações de neutrinos, o fato que neutrinos mudam de sabor ao se propagar e que comprovaram que essas partículas possuem massa não nula. No início desta semana, Francis Halzen foi escolhido para receber o Nobel de Física de 2026 pelas suas contribuições decisivas para viabilizar o observatório de neutrinos IceCube e pela descoberta, por esse observatório, de neutrinos astrofísicos altamente energéticos. Sobre o Observatório IceCube O IceCube é o que chamamos de telescópio de neutrinos. O universo torna-se opaco para fótons (luz) de energia acima de 1 Tera-elétron-volt (energia cinética correspondente a de um mosquito voando). Graças às suas propriedades, os neutrinos não são praticamente afetados pela matéria ou por campos magnéticos intergalácticos, podendo trazer até a Terra informações sobre o Cosmos vindas de distâncias remotas. Por essa razão, eles complementam de forma única os telescópios tradicionais baseados na interação eletromagnética, abrindo uma nova janela para o Universo. Como neutrinos interagem muito pouco, para observá-los precisamos de detectores muito grandes coletando dados por muito tempo. Para se ter uma ideia, cerca de 30 septilhões (30 x 1022) neutrinos vindos do Sol cruzam o nosso corpo a cada ano silenciosamente e sem causar nenhum efeito biológico. O observatório, localizado junto à base americana Amundsen-Scott no Pólo Sul, consiste em um volume de 1 km3 de gelo puro e transparente instrumentado com sensores ópticos digitais que coletam a luz emitida por partículas carregadas em alta velocidade. Os sensores estão enterrados entre 1.450 e 2.450 metros abaixo da superfície da calota glacial, suspensos em cabos verticais. O detector principal é composto com 86 cabos inseridos no gelo utilizando perfuradores de água quente de alta potência. Ao longo desses cabos estão distribuídos exatamente 5.160 detectores de luz, o que resulta em uma média de 60 módulos por cabo. Quando um neutrino de alta energia interage com o núcleo de um átomo no gelo ou em suas cercanias, ele produz partículas secundárias ultra-relativísticas (como múons ou elétrons). Se essas partículas viajam pelo meio glacial a uma velocidade superior à da luz nesse meio, elas emitem um cone de luz azul visível conhecido como Efeito Cherenkov. Os sensores do IceCube registram os fótons dessa radiação, permitindo reconstruir com precisão a direção, a energia e o sabor do neutrino original. Sobre a descoberta Em 2013, apenas dois anos após entrar em plena operação, o IceCube descobriu a existência de um fluxo de neutrinos extragalácticos com energias superiores a centenas de Tera-elétron-volts, chegando até a faixa de Peta-elétron-volts. A origem exata desses neutrinos ainda não é completamente compreendida, embora saibamos que parte deles está associada aos buracos negros centrais de galáxias ativas, e acredita-se que compartilhem fontes comuns com os raios cósmicos de ultra-alta energia que atingem a Terra a todo instante. Em 12 anos de operação, o IceCube detectou pouco mais de 150 eventos classificados como provenientes desse fluxo astrofísico. Isso evidencia que, para aprofundar o estudo dessas fontes, faz-se necessário um detector ainda maior. Por essa razão, a colaboração já está engajada na construção de seu sucessor, o IceCube-Gen2, planejado para ter um volume sensível cerca de dez vezes maior que o do observatório atual. Sobre Francis Halzen e a USP Francis Halzen é um físico de partículas de origem belga, radicado nos Estados Unidos e professor da Universidade de Wisconsin-Madison. É autor de diversos artigos científicos de enorme impacto e coautor, junto a Alan Martin, do clássico livro Quarks and Leptons: An Introductory Course in Modern Particle Physics. O professor Halzen veio ao Brasil pela primeira vez em 1991, a convite do professor Oscar Éboli, do Instituto de Física da USP, para ministrar um curso de física de partículas na Escola Jorge André Swieca. Desde então, retornou ao País inúmeras vezes para participar de escolas e conferências científicas. Vale destacar, em particular, duas visitas recentes marcantes que fez a São Paulo. A primeira ocorreu quando proferiu o Colóquio Gleb Wataghin de 2018 (IceCube: Opening a New Window on the Universe from the South Pole) para os estudantes de pós-graduação do Instituto de Física da USP. Antes da palestra, dedicou horas conversando informalmente com nossos alunos sobre física e trajetória acadêmica, demonstrando imensa generosidade com seu tempo e uma disposição genuína de compartilhar sua experiência com as novas gerações. A segunda visita memorável deu-se em outubro do mesmo ano, quando parte de nós do Instituto de Física o convidou a nos ajudar na promoção do Instituto Principia (na Rua Pamplona), com o objetivo de angariar patrocínio privado para eventos científicos. Mais uma vez, apesar de sua agenda extremamente concorrida e dos constantes convites globais, ele se dispôs a vir para nos apoiar. Ao longo de todas essas décadas, Francis tornou-se um querido amigo de nossa comunidade, e é por isso que celebramos com tanta alegria e orgulho essa mais do que justa consagração. ________________ (As opiniões expressas nos artigos publicados no Jornal da USP são de inteira responsabilidade de seus autores e não refletem opiniões do veículo nem posições institucionais da Universidade de São Paulo. Acesse aqui nossos parâmetros editoriais para artigos de opinião.)