Em uma estreia científica, uma equipe liderada por físicos da Universidade da Califórnia, em Irvine, detectou neutrinos criados por um colisor de partículas. A descoberta promete aprofundar a compreensão dos cientistas sobre as partículas subatômicas, que foram detectadas pela primeira vez em 1956 e desempenham um papel fundamental no processo que faz as estrelas queimarem.

O trabalho também pode lançar luz sobre os neutrinos cósmicos que viajam grandes distâncias e colidem com a Terra, fornecendo uma janela para partes distantes do universo.

É o resultado mais recente do Forward Search Experiment , ou FASER, um detector de partículas projetado e construído por um grupo internacional de físicos e instalado no CERN, o Conselho Europeu de Pesquisa Nuclear em Genebra, na Suíça. Lá, o FASER detecta partículas produzidas pelo Grande Colisor de Hádrons do CERN.

"Descobrimos neutrinos de uma fonte totalmente nova - colisores de partículas - onde você tem dois feixes de partículas colidindo com energia extremamente alta", disse Jonathan Feng, físico de partículas da UC Irvine e co-porta-voz da FASER Collaboration, que iniciou o projeto, que envolve mais de 80 investigadores da UCI e 21 instituições parceiras.

Brian Petersen, físico de partículas do CERN, anunciou os resultados no domingo em nome da FASER na 57ª conferência Rencontres de Moriond Electroweak Interactions and Unified Theories na Itália.

Os neutrinos, que foram codescobertos há quase 70 anos pelo falecido físico da UCI e Prêmio Nobel Frederick Reines, são as partículas mais abundantes no cosmos e "foram muito importantes para estabelecer o modelo padrão da física de partículas", disse Jamie Boyd , um físico de partículas do CERN e co-porta-voz do FASER. "Mas nenhum neutrino produzido em um colisor jamais foi detectado por um experimento."

Desde o trabalho inovador de Reines e outros como Hank Sobel, professor de física e astronomia da UCI, a maioria dos neutrinos estudados pelos físicos são neutrinos de baixa energia. Mas os neutrinos detectados pelo FASER são os de maior energia já produzidos em um laboratório e são semelhantes aos neutrinos encontrados quando partículas do espaço profundo desencadeiam chuvas dramáticas de partículas em nossa atmosfera.

“Eles podem nos contar sobre o espaço profundo de maneiras que não podemos aprender de outra forma”, disse Boyd. “Esses neutrinos de energia muito alta no LHC são importantes para entender observações realmente emocionantes na astrofísica de partículas”.

O próprio FASER é novo e único entre os experimentos de detecção de partículas. Em contraste com outros detectores do CERN, como o ATLAS, que tem vários andares de altura e pesa milhares de toneladas, o FASER tem cerca de uma tonelada e se encaixa perfeitamente dentro de um pequeno túnel lateral no CERN. E levou apenas alguns anos para projetar e construir usando peças sobressalentes de outros experimentos.

“Os neutrinos são as únicas partículas conhecidas que os experimentos muito maiores no Grande Colisor de Hádrons não conseguem detectar diretamente, então a observação bem-sucedida do FASER significa que todo o potencial físico do colisor está finalmente sendo explorado”, disse o físico experimental da UCI Dave Casper.

Além dos neutrinos , um dos outros objetivos principais do FASER é ajudar a identificar as partículas que compõem a matéria escura , que os físicos acham que compreende a maior parte da matéria do universo, mas que nunca observaram diretamente.

O FASER ainda não encontrou sinais de matéria escura, mas com o LHC definido para iniciar uma nova rodada de colisões de partículas em alguns meses, o detector está pronto para registrar qualquer um que apareça.

"Esperamos ver alguns sinais empolgantes", disse Boyd.