Metro cúbico mais frio do Universo vai desvendar antimatéria

Nada no Universo conhecido, natural ou feito pelo homem, é tão frio quanto o interior da câmara do experimento Cuore.[Imagem: Cuore/Laboratório Nacional Gran Sasso]

Frio universal

Enquanto a NASA se prepara para criar a matéria mais fria do universo dentro da Estação Espacial Internacional, em um laboratório subterrâneo na Itália, uma equipe internacional de cientistas já criou o metro cúbico mais frio de que se tem notícia.

A câmara, aproximadamente do tamanho de uma geladeira, atingiu 6 milliKelvin, ou -273,144º C.

O teste é uma preparação para um estudo inédito sobre os neutrinos, partículas um tanto fantasmagóricas que podem ser a chave para a existência da matéria, esta matéria de que somos feitos.

A colaboração responsável pela refrigeração recorde é chamada CUORE (Cryogenic Underground Observatory for Rare Events, ou Observatório Criogênico para Eventos Raros). A colaboração CUORE é formada por 157 físicos da Itália, China, EUA, Espanha e França, e está trabalhando nas instalações subterrâneas do Laboratório Gran Sasso, na Itália.

"Nós estamos construindo este experimento há quase dez anos," conta Yury Kolomensky, da Universidade da Califórnia em Berkeley. "Esta é uma tremenda façanha de criogenia. Nós superamos a meta dos 10 milliKelvin. Nada tão grande no Universo jamais foi tão frio."

A primeira câmara é uma geladeira comum,
enquanto a mais interna é refrigerada
com uma mistura de hélio-3 e hélio-4.
[Imagem: CUORE collaboration]

A alegação de que nenhum outro objeto de tamanho e temperatura semelhantes - seja natural ou feito pelo homem - existe no Universo foi detalhado em um artigo recente de autoria de Jonathan Ouellet, ainda não aceito para publicação.

Neutrinos, matéria e antimatéria

A fim de atingir temperatura tão baixas, a equipe usou um design de multicâmaras parecidas com bonecas russas: seis câmaras no total, cada uma ficando progressivamente menor e mais fria.

O objetivo final para esse metro cúbico mais frio do Universo é abrigar um novo detector ultrassensível.

O objetivo da colaboração CUORE é observar um processo hipotético muito raro, chamado "decaimento beta duplo sem neutrino". Se esse processo realmente existir e puder ser detectado, ele poderá permitir que os físicos demonstrem pela primeira vez que os neutrinos são suas próprias antipartículas.

Os detectores de cristal, cada um
com o tamanho de um cubo de Rubik,
são dispostos em torres.
[Imagem: Cuore/Laboratório
Nacional Gran Sasso]

Isto ofereceria uma possível explicação para a abundância da matéria em relação à antimatéria no nosso Universo. Em outras palavras, por que as galáxias, estrelas, planetas - e pessoas - existem, não tendo sido aniquiladas pela antimatéria desde o início do Universo, quando ambas - matéria e antimatéria - presumidamente teriam sido produzidas em quantidades idênticas.

Para detectar o decaimento beta duplo sem neutrino, a equipe está usando um detector composto por 19 torres independentes de cristais de dióxido de telúrio (TeO2) - cada torre é formada por 52 cristais, cada um pouco menor do que um cubo mágico.

A equipe espera poder detectar sinais do processo radioativo raro dentro destes cristais em forma de cubo, uma vez que o fenômeno produziria um aumento de temperatura ínfimo, que poderá ser captado por sensores altamente sensíveis à temperatura.

Bibliografia:

The Coldest Cubic Meter in the Known Universe
Jonathan Ouellet
arXiv
http://arxiv.org/abs/1410.1560

Fonte: Inovação Tecnológica