Os resultados foram coletados por uma equipe internacional no experimento MicroBooNE nos Estados Unidos, com liderana§a de uma equipe do Reino Unido, incluindo pesquisadores da Universidade de Cambridge.

As duas explicações mais prova¡veis ​​para anomalias que foram vistas em dois experimentos de física anteriores: um que sugere um neutrino estanãril e outro que aponta para as limitações desses experimentos, foram descartadas pelo MicroBooNE. 

Por mais de duas décadas, este quarto neutrino proposto permaneceu uma explicação promissora para anomalias vistas em experimentos de física anteriores. Nesses experimentos anteriores, os neutrinos foram observados agindo de uma maneira não explicada pelo Modelo Padra£o de Fa­sica - a teoria principal para explicar os blocos de construção do universo e tudo que hánele.

Neutrinos são aspartículas com massa mais abundantes em nosso universo, mas raramente interagem com outras matérias, dificultando o seu estudo. Mas essaspartículas indescrita­veis parecem conter respostas para algumas das maiores questões da física - como por que o universo éfeito de mais matéria do que antimatéria.

Um detector de neutrinos de 170 toneladas do tamanho de um a´nibus foi criado para estudar essaspartículas - e ficou conhecido como MicroBooNE. A experiência internacional conta com cerca de 200 colaboradores de 36 instituições de cincopaíses e conta com o apoio do Conselho de Instalações de Ciência e Tecnologia (STFC) do Reino Unido.

A equipe usou tecnologia de ponta para registrar imagens 3D precisas de eventos de neutrinos e examinar detalhadamente as interações das partículas Quatro análises complementares divulgadas pela colaboração internacional MicroBooNE, no Laborata³rio Nacional do Acelerador Fermi ( Fermilab ), desferem um golpe na quarta hipa³tese do neutrino.

Todas as quatro análises não mostram nenhum sinal do neutrino estanãril e, em vez disso, os resultados se alinham com o modelo padra£o. Os dados são consistentes com o que o modelo padrãoprevaª: apenas três tipos de neutrinos. Mas as anomalias são reais e ainda precisam ser explicadas. Crucialmente, o MicroBooNE também descartou a explicação mais prova¡vel para explicar essas anomalias sem exigir uma nova física. 

Esses resultados marcam um ponto de viragem na pesquisa de neutrinos. Com as evidaªncias de neutrinos estanãreis se tornando mais fracas, os cientistas estãoinvestigando outras possibilidades de anomalias no comportamento percebido dos neutrinos.

“Este resultado éincrivelmente empolgante, pois sugere que algo muito mais interessante do que espera¡vamos estãoacontecendo - agora nosso objetivo édescobrir o que poderia ser”, disse a Dra. Melissa Uchida , que lidera o Grupo de Neutrinos no Laborata³rio Cavendish de Cambridge.

“Isso anuncia o ini­cio de uma nova era de precisão para a física dos neutrinos, na qual iremos aprofundar nossa compreensão de como o neutrino interage, como ele impactou a evolução do universo e o que ele pode nos revelar sobre a física além do nosso padrãoatual Modelo de como o universo se comporta nonívelmais fundamental ”, disse o professor Justin Evans, da Universidade de Manchester, co-porta-voz do experimento.

“Cambridge desempenhou um papel fundamental neste experimento tanto por meio do software - os algoritmos de reconstrução que nos permitem distinguirpartículas e suas interações no MicroBooNE quanto por meio da própria análise”, disse Uchida. “Com metade dos dados ainda para analisar e caminhos mais exa³ticos a seguir, háuma jornada emocionante pela frente.”

O Reino Unido assumiu um papel de liderana§a na MicroBooNE, liderando o desenvolvimento de algoritmos de reconhecimento de padraµes de última geração, fazendo contribuições mundiais para a compreensão das interações de neutrinos no arga´nio e trazendo uma ampla gama de conhecimentos para essas pesquisas para os indescrita­veis neutrinos estanãreis.

As universidades brita¢nicas envolvidas no MicroBooNE são Manchester, Edimburgo, Cambridge, Lancaster, Warwick e Oxford.

Com nossa compreensão dos neutrinos ainda incompleta, o Reino Unido, por meio do STFC, investiu em um programa de ciências para abordar essas questões-chave da ciaªncia, bem como investir em novas tecnologias.

O governo do Reino Unido já investiu £ 79 milhões no Deep Underground Neutrino Experiment, Long-Baseline Neutrino Facility (LBNF) e no novo acelerador PIP-II, todos hospedados pelo Fermilab.

Este investimento deu aos cientistas e engenheiros do Reino Unido a chance de assumir papanãis de liderana§a no gerenciamento e desenvolvimento do detector DUNE far, o alvo do feixe de neutrino LBNF e o acelerador PIP-II.

O professor Mark Thomson, presidente executivo do STFC e um dos primeiros fa­sicos do Reino Unido a ingressar na MicroBooNE, disse: “Este resultado tão esperado éum passo significativo em nossa compreensão dos neutrinos. Esta medição extremamente desafiadora também éimportante porque o experimento MicroBooNE usou uma nova tecnologia para registrar imagens detalhadas de interações individuais de neutrinos.

“O uso bem-sucedido da tecnologia de geração de imagens de arga´nio la­quido éum passo importante para o DUNE.

“Depois de conclua­do, atéo final desta década, o DUNE usara¡ vários detectores, cada um do tamanho de uma piscina ola­mpica extra-profunda, mas com arga´nio la­quido substituindo a a¡gua, para medir os movimentos e comportamentos dos neutrinos.”

Adaptado de um comunicado de imprensa do STFC .