Cientistas do experimento MicroBooNE do Fermilab determinaram que o neutrino estéril, há muito hipotetizado, não existe, com base em medições de alta precisão do comportamento dos neutrinos. As descobertas, publicadas na Nature, mostram neutrinos agindo como esperado sem evidência de um quarto tipo, encerrando uma teoria de décadas. Este resultado abre caminho para novas investigações e experimentos avançados como DUNE.
Por décadas, físicos buscaram explicações para comportamentos intrigantes dos neutrinos que desafiavam o Modelo Padrão da física de partículas. Anomalias observadas em experimentos como o Detector de Neutrinos de Centelhador Líquido (LSND) nos anos 1990 e MiniBooNE no Fermilab sugeriram a possível existência de um neutrino estéril — um quarto tipo hipotético que interage de forma diferente dos neutrinos de elétron, múon e tau conhecidos. «A explicação mais popular para essas anomalias nos últimos 30 anos foi um neutrino estéril hipotético», disse Justin Evans, professor da Universidade de Manchester e coportavoz do MicroBooNE. Para testar essa ideia, o experimento MicroBooNE operou de 2015 a 2021 no Fermilab, usando uma câmara de projeção temporal de argônio líquido para capturar interações de neutrinos em detalhes. Pesquisadores produziram neutrinos de múon e procuraram aparições inesperadas de neutrinos de elétron, o que indicaria envolvimento de neutrinos estéreis. Em vez disso, os dados corresponderam às previsões do modelo de três sabores, sem excesso de neutrinos de elétron observado. «Os neutrinos são partículas fundamentais elusivas, difíceis de detectar experimentalmente, mas entre as mais abundantes no universo», explicou David Caratelli, professor assistente de física na UC Santa Barbara e coordenador de física para a análise. Os resultados, baseados em um artigo de 2025 na Physical Review Letters, descartam efetivamente a hipótese do neutrino estéril. Esse desenvolvimento marca uma mudança na pesquisa de neutrinos. Embora as anomalias originais permaneçam sem explicação, os cientistas agora consideram alternativas, como fótons mal identificados ou nova física. As técnicas do MicroBooNE fortaleceram os preparativos para o Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE) em Dakota do Sul, que investigará questões mais profundas como a assimetria matéria-antimatéria. «Uma das coisas principais que o MicroBooNE fez foi dar confiança a todos nós e nos ensinar a usar essa tecnologia para medir neutrinos com alta precisão», observou Caratelli. O trabalho foi apoiado pelo Departamento de Energia dos EUA e pela National Science Foundation.
