Uma equipe internacional de físicos, incluindo pesquisadores de Rutgers, concluiu que um quarto tipo hipotético de neutrino, conhecido como neutrino estéril, provavelmente não existe. Usando o experimento MicroBooNE no Fermilab, eles analisaram dados de dois feixes de neutrinos ao longo de dez anos e não encontraram evidências com 95% de certeza. Os achados, publicados na Nature, desafiam explicações anteriores para o comportamento incomum dos neutrinos.
O experimento MicroBooNE, realizado no Fermi National Accelerator Laboratory do Departamento de Energia dos EUA em Batavia, Illinois, utilizou um grande detector de argônio líquido para rastrear interações de neutrinos. Neutrinos, partículas minúsculas que atravessam a matéria com interação mínima, existem em três sabores conhecidos — elétron, múon e tau — de acordo com o Modelo Padrão da física de partículas. Estes podem oscilar, ou mudar de tipo, durante a viagem.
Observações anteriores de anomalias em neutrinos levaram os cientistas a propor um neutrino estéril, que interagiria apenas via gravidade e evadiria a detecção padrão. Para testar isso, a equipe do MicroBooNE coletou dados de dois feixes: um da fonte Booster e outro do feixe NuMI (Neutrinos from the Main Injector). Após uma década de medições, não detectaram sinais de produção ou oscilação de neutrinos estéreis, descartando efetivamente essa hipótese em um nível de confiança de 95%.
Andrew Mastbaum, professor associado de física na Universidade Rutgers e membro da liderança do MicroBooNE, destacou as implicações. "Este resultado vai gerar ideias inovadoras em toda a pesquisa de neutrinos para entender o que realmente está acontecendo", disse ele. "Podemos descartar um grande suspeito, mas isso não resolve completamente o mistério."
Estudantes de pós-graduação de Rutgers contribuíram significativamente: Panagiotis Englezos gerenciou o processamento de dados e simulações, enquanto Keng Lin validou o fluxo de neutrinos do feixe NuMI. Mastbaum coordenou ferramentas de análise, abordando incertezas sistemáticas como interações neutrino-núcleo e respostas do detector.
A descoberta estreita as buscas por física além do Modelo Padrão, que falha em explicar matéria escura, energia escura e gravidade. Ela também refina técnicas de detecção com argônio líquido para projetos futuros como o Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE). Como observou Mastbaum, "Com modelagem cuidadosa e abordagens de análise engenhosas, a equipe do MicroBooNE extraiu uma quantidade incrível de informação deste detector." Esses métodos sondarão questões mais profundas sobre a matéria e as origens do universo.