Em 6 de dezembro de 2016, uma parta­cula de alta energia chamada antineutrino de elanãtron foi lana§ada para a Terra do espaço sideral pra³ximo a  velocidade da luz carregando 6,3 petaeletronvolts (PeV) de energia. No interior da camada de gelo do Pa³lo Sul, ele se chocou com um elanãtron e produziu uma parta­cula que rapidamente decaiu em uma chuva departículas secunda¡rias. A interação foi capturada por um enorme telesca³pio enterrado na geleira da Anta¡rtica, o Observatório IceCube Neutrino.

O IceCube tinha visto um evento de ressonância Glashow, um fena´meno previsto pelo fa­sico ganhador do Nobel Sheldon Glashow em 1960. Com essa detecção, os cientistas forneceram outra confirmação do Modelo Padra£o da física de partículas Tambanãm demonstrou a capacidade do IceCube, que detectapartículas quase sem massa chamadas neutrinos usando milhares de sensores embutidos no gelo da Anta¡rtica, para fazer física fundamental . O resultado foi publicado no dia 10 de mara§o na revista Nature .

Sheldon Glashow propa´s essa ressonância pela primeira vez em 1960, quando era um pesquisador de pa³s-doutorado no que hoje éo Instituto Niels Bohr em Copenhagen, Dinamarca. La¡, ele escreveu um artigo no qual ele previu que um antineutrino (de um neutrino antimatéria twin) poderia interagir com um elanãtron para produzir um como-ainda não descoberta da parta­cula-se o antineutrino tinha apenas o direito de energia atravanãs de um processo conhecido como ressona¢ncia.

Quando a parta­cula proposta, o W - Higgs, foi finalmente descoberto em 1983, que acabou por ser muito mais pesado do que o que Glashow e seus colegas esperavam de volta em 1960. ressonância O Glashow exigiria um neutrino com uma energia de 6,3 PeV, quase 1.000 vezes mais energanãtico do que o Grande Colisor de Ha¡drons do CERN écapaz de produzir. Na verdade, nenhum acelerador departículas feito pelo homem na Terra, atual ou planejado, poderia criar um neutrino com tanta energia.

Mas e quanto a um acelerador natural - no Espaço? As enormes energias dos buracos negros supermassivos nos centros das gala¡xias e outros eventos ca³smicos extremos podem gerarpartículas com energias impossa­veis de criar na Terra. Esse fena´meno foi provavelmente responsável pelo antineutrino 6,3 PeV que chegou ao IceCube em 2016.

"Quando Glashow foi um pa³s-doc no Niels Bohr, ele nunca poderia ter imaginado que a sua proposta não convencional para produzir o W - Higgs seria realizado por um antineutrino de uma gala¡xia distante colidir com gelo da Anta¡rtida", diz Francis Halzen, professor de física na University of Wisconsin-Madison, a sede de manutenção e operações do IceCube e investigador principal do IceCube.

Desde que o IceCube começou a operar plenamente em maio de 2011, o observata³rio detectou centenas de neutrinos astrofisicos de alta energia e produziu uma sanãrie de resultados significativos na astrofa­sica departículas, incluindo a descoberta de um fluxo de neutrino astrofisico em 2013 e a primeira identificação de uma fonte de neutrinos astrofisicos em 2018. Mas o evento de ressonância Glashow éespecialmente nota¡vel por causa de sua energia incrivelmente alta; éapenas o terceiro evento detectado pelo IceCube com uma energia maior que 5 PeV.

"Este resultado prova a viabilidade da astronomia de neutrinos - e a capacidade do IceCube de fazaª-lo - que desempenhara¡ um papel importante na física da astroparta­cula multimensageira do futuro", disse Christian Haack, que era aluno de graduação na RWTH Aachen enquanto trabalhava nesta análise. "Agora podemos detectar eventos individuais de neutrinos que são inequivocamente de origem extraterrestre."

O resultado também abre um novo capa­tulo da astronomia de neutrinos porque comea§a a separar neutrinos de antineutrinos. “Medições anteriores não foram sensa­veis a  diferença entre neutrinos e antineutrinos, então este resultado éa primeira medição direta de um componente antineutrino do fluxo astrofisico de neutrinos”, diz Lu Lu, um dos principais analisadores deste artigo, que foi um pa³s-doutorado na Chiba University, no Japa£o, durante a análise.

"Ha¡ uma sanãrie de propriedades das fontes dos neutrinos astrofisicos que não podemos medir, como o tamanho fa­sico do acelerador e a força do campo magnético na regia£o de aceleração", disse Tianlu Yuan, cientista assistente do Wisconsin IceCube Particle Astrophysics Center e outro analisador principal. "Se pudermos determinar a proporção de neutrino para antineutrino, podemos investigar diretamente essas propriedades."

Para confirmar a detecção e fazer uma medição decisiva da proporção neutrino-antineutrino, a Colaboração IceCube quer ver mais ressona¢ncias Glashow. Uma proposta de expansão do detector IceCube, IceCube-Gen2 , permitiria aos cientistas fazer tais medições de uma forma estatisticamente significativa. A colaboração anunciou recentemente uma atualização do detector que seráimplementada nos pra³ximos anos, o primeiro passo em direção ao IceCube-Gen2.

Glashow, agora professor emanãrito de física na Universidade de Boston, ecoa a necessidade de mais detecções de eventos de ressonância de Glashow. "Para ter certeza absoluta, devemos ver outro evento semelhante com a mesma energia que foi visto", diz ele. "Atéagora háum, e algum dia havera¡ mais."

Por último, mas não menos importante, o resultado demonstra o valor da colaboração internacional. O IceCube éoperado por mais de 400 cientistas, engenheiros e funciona¡rios de 53 instituições em 12países, conhecidos como Colaboração IceCube. Os principais analisadores neste documento trabalharam juntos na asia, Amanãrica do Norte e Europa.

"A detecção deste evento éoutro 'primeiro', demonstrando mais uma vez a capacidade do IceCube de entregar resultados aºnicos e excelentes", disse Olga Botner, professora de física da Universidade de Uppsala na Suanãcia e ex-porta-voz da Colaboração IceCube.

"IceCube éum projeto maravilhoso. Em apenas alguns anos de operação, o detector descobriu o que foi financiado para descobrir - os neutrinos ca³smicos de mais alta energia , sua fonte potencial em blazares e sua capacidade de auxiliar na astrofa­sica multimensageira", diz Vladimir Papitashvili , oficial de programa no Office of Polar Programs da National Science Foundation, principal financiador do IceCube. James Whitmore, oficial de programa da Divisão de Fa­sica da NSF, acrescenta: "Agora, o IceCube surpreende os cientistas com uma rica fonte de novos tesouros que mesmo os teóricos não esperavam encontrar tão cedo."