Raymond Davis Jr.
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Masatoshi Koshiba
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Riccardo Giacconi
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Nobel de Física 2002
Pesquisas em detecção de neutrinos cósmicos e fontes de raios-X são premiadas.
(Royal Swedish Academy of Sciences)
A Real Academia de Ciências da Suécia divulgou em 8 de outubro os laureados do Nobel de Física de 2002: Raymond Davis Jr., do Departamento de Física e Astronomia, Universidade da Pensilvânia (Filadélfia - EUA) e Masatoshi Koshiba, do International Center for Elementary Particle Physics (Universidade de Tóquio - Japão), por pesquisas relacionadas à detecção de neutrinos cósmicos, e Riccardo Giacconi, da Associated Universities (Washington, DC - EUA), por estudos sobre fontes de raios-X no universo.
Raymond Davis Jr. e seu grupo desenvolveram, na década de 60, um gigantesco tanque com 615 toneladas de C2Cl4 em uma mina a 1500 m de profundidade no estado da Dakota do Sul, EUA. Seu objetivo era detectar neutrinos, partículas elementares que interagem de maneira muito fraca com a matéria. Os primeiros resultados vieram em 1968, e o experimento continuou praticamente sem interrupções, de 1970 a 1994. Os resultados finais foram publicados em 1998, provando a existência do "neutrino solar", e confirmando a hipótese de que as reações de fusão nuclear são as responsáveis pela energia do Sol.
O grupo de pesquisadores liderado por Masatoshi Koshiba confirmou os resultados de Davis, também utilizando um gigantesco detector, denominado "Kamiokande", um tanque com 2140 toneladas de água. O grupo de Koshiba detectou 12 neutrinos de um total de 1016 que passaram pelo equipamento, provenientes da explosão de uma supernova. Em 1996 Koshiba e colaboradores desenvolveram um novo projeto: o "Super Kamiokande", com 50.000 toneladas de água e 10.000 fotomultiplicadores (equipamentos detectores de reações nucleares). A extensão e a importância do trabalho de Davis e Koshiba levaram ao desenvolvimento de um novo ramo de pesquisa: a astrofísica de neutrinos.
Em 1960, aos 29 anos, Riccardo Giacconi e colaborador propuseram a construção de um telescópio de raios-X. Dois anos depois equipamentos dedicados à detecção desta faixa de radiação foram colocados em um foguete Aerobee, fornecendo resultados que confirmaram a existência das primeiras fontes de raios-X fora do Sistema Solar. Com o desenvolvimento da tecnologia de satélites artificiais, novas descobertas foram realizadas por Giacconi e seu grupo, particularmente com o "Observatório Einstein de Raios-X", lançado em 1977, e mais recentemente com o telescópio Chandra, desenvolvido pela NASA. A astronomia de raios-X, tendo em Giacconi um de seus maiores representantes, levou à descoberta de fontes intensas de energia no universo, tais como os buracos negros.
O neutrino e o futuro do universo
Na década de 1930 o estudo do decaimento do nêutron, partícula do núcleo de carga nula, levava a resultados misteriosos. Um nêutron livre (fora de um núcleo atômico) possui uma vida média de apenas 15 minutos. Ou seja, em um grupo de nêutrons livres, metade deles irá decair em um intervalo de 15 minutos de acordo com a reação
n ---> p + e-
(nêutron originando um próton e um elétron)
Porém, análises do espectro de energia emitido por esta reação indicavam discrepâncias em relação à teoria. Além disso, a reação acima não obedece um princípio básico: o da conservação do momento angular, relacionado a características intrínsecas de cada partícula. Em 1931 Wolfgang Pauli postulou então a existência de uma nova partícula, produzida no decaimento do nêutron e não detectável pelos instrumentos, com carga elétrica nula, massa praticamente nula e satisfazendo as condições de energia e momento angular violadas na reação anterior. Pauli a batizou de "neutrino" (ou pequeno nêutron). Porém sua existência só foi confirmada em 1956.
Portanto a reação correta para o decaimento do nêutron seria
n ---> p + e- + n--
(nêutron originando um próton, um elétron e um anti-neutrino)
Fluxos enormes de neutrinos correm pelo universo a cada instante, provenientes de reações solares e de explosões de supernovas. A descoberta do valor de sua massa daria indicações da evolução futura do universo: expansão por tempo indeterminado ou nova contração. As experiências de Koshiba no "Kamiokande" forneceram um valor máximo para a massa do neutrino: 24 eV (elétrons-volt), cerca de 21.300 vezes menor que a massa de repouso de elétron, e praticamente 40 milhões de vezes menor que a massa de repouso do próton.
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