meus caros senhores e senhoras radioativos é assim que uma das cartas mais importantes da história da física começa escrita por Wolfgang Paul em 1930 endereçado aos participantes da conferência de física de tubingen essa carta fez uma das propostas mais ousadas da história da crise essa carta resultou em coisas simplesmente inacreditáveis ela iniciaria uma linha de pesquisa que levaria alguns dos maiores experimentos já feitos pela humanidade ela desafiaria a melhor teoria física do século XX faria o governo canadense emprestar tonelada de água para o experimento ajudaria dois físicos a entenderem super novas enquanto eles jogavam póker
num cassino no Morro da Urca no Rio de Janeiro e ainda hoje representa um dos maiores mistérios do nosso entendimento do universo o que wolgan Paul fez nessa carta foi propor uma solução que nas palavras dele mesmo era desesperada para um problema que na época estava aberto era o problema da energia do decaimento Beta e a solução dele pro problema foi indicar a existência de uma nova partícula sem carga sem massa e considerada impossível de detectar diretamente na época o neutrina para todos os efeitos práticos o neutrina é uma partícula que não existe trilhões de
neutrinos atravessam você a todo segundo e não fazem nada no seu corpo só que apesar desse fluxo intenso de neutrinos pelo seu corpo é estimado que apenas 10 neutrinos de fato interajam com as moléculas que formam você durante toda a sua vida bilhões de trilhões de neutrinos vão atravessar você durante a sua vida sem fazer absolutamente nada e é justamente por ser uma partícula tão insignificante que Paul considerou essa uma solução desesperada pro problema da perspectiva dele era impossível detectar o neutrino experimentalmente e validar sua proposta então agora vamos entender o porquê de Paul achar
necessário propor a existência de uma nova partícula o neutrino mesmo pensando que ela nunca seria detectada só antes eu queria lembrar que essas camisetas que eu uso nos vídeos estão com 20% de desconto na verdade a loja inteira está moletons camisetas garrafas e bonés Se eu fosse você eu entrava no site uzil.com.br botava o que der vontade no carrinho e aproveitaria porque é só enquanto durarem os estoques então se você quiser vestir o universo junto comigo essa é a melhor oportunidade do ano e agora de volta ao problema da partícula vamos falar sobre o átomo
o átomo é formado por uma nuvem de elétrons de carga negativa orbitando um núcleo de carga positiva composto por duas partículas nêutrons que tem carga neutra como o nome sugere e prótons que T carga positiva e cuidado quando for comer um elétron porque eles têm Spin o núcleo do átomo é o responsável pelas formas mais energéticas de radiação incluindo a família de processos radioativos chamados decaimentos Beta um dos exemplos mais famosos é o decaimento Beta menos nele um nêutron do núcleo atômico vira um próton nesse processo o número de prótons do núcleo muda e é
justamente esse número de prótons do núcleo que caracteriza o que que que é um elemento então no decaimento Beta um átomo vira um outro átomo e libera Um elétron ou um anti-elétrons dependem no processo por exemplo um átomo de carbono pode virar um átomo de nitrogênio durante um decaimento beta e do ponto de vista da troca de energia esse é um processo bem simples porque ele envolve um só corpo no início do decaimento que é o átomo original e só dois corpos no final do processo que é o átomo final mais um elétron é simples
de calcular Qual que é a energia do elétron Com base no elemento que decaiu o decaimento Beta foi estudado em detalhes pelo físico James chadwick que encontrou algo inesperado os elétrons tinham uma gama de energias possíveis sempre menores do que a energia calculada Teoricamente o cálculo teórico representava um máximo e não uma previsão bem-sucedida colocando isso de outra forma tinha energia sumindo no decaimento Beta e esse problema foi apontado pelo próprio chadwick em 1914 e ninguém soube resolver ele por 16 anos alguns físicos mais radicais queriam até abandonar o conceito de conservação de energia que
é um dos princípios mais fundamentais da física e do universo e a resposta que acabou sendo validada com o tempo foi a de Paulo essa energia desaparecida estava sendo carregada pelo neutrino a nova partícula que Ele propôs a existência Ou seja no decaimento Beta além de o átomo mudar e liberar um elétron ele também libera um neutrino e a diferença de energia do átomo Inicial pro átomo final é dividida entre o elétron e o neutrino e isso explica porque o elétron podia ter uma gama de possíveis energias e porque essa energia era sempre menos do
que a energia teórica prevista a teoria na verdade previa a energia total do elétron mais a energia do neutrino a ideia do Paul era a melhor ideia para explicar o decaimento Beta e foi aceita por causa disso mas provar a existência do neutrino experimentalmente seria muito difícil o nêutron outra partícula sem carga elétrica só só foi descoberta em 1932 e já foi necessário um experimento muito bem pensado para detectar essa partícula e o neutrino interage trilhões de vezes menos com a matéria o primeiro experimento a detectar um neutrino diretamente levaria duas décadas e nesse tempo
a física de partículas mudaria drasticamente a partir da década de 1950 a física começou a montar um modelo padrão de partículas o modelo padrão ainda é a Joia da coroa do conhecimento físico humano e na época explicava tudo conhecido menos a gravidade usando 21 partículas mais as suas antipartículas e antipartículas São simplesmente partículas que TM propriedades exatamente opostas um elétron tem carga negativa um anti-elétrons tem carga positiva mas ambos têm a mesma massa [Música] antielisão perfeitamente convertendo toda a massa em energia E isso acontece sempre que matéria e antimatéria se encam o modelo padrão inclui
as partículas mais fundamentais conhecidas até hoje separadas em três grupos o primeiro são os quarks que formam as partículas dos núcleos atômicos os quarks up e Down prótons e nêutrons são formados de quark Up de carga positiva e o quark Down de carga negativa cada família de quark tem um com carga positiva e um com carga negativa no total existem seis tipos de quarks Up Down Charm Strange Bottom e top e todos esses esses também são chamados de sabores de quarks traduzindo os nomes significa cima baixo charmoso estranho em cima e emb baixo só que
escrito de outro jeito e sim físicos são péssimos com nomes cada sabor de quark tem uma massa característica com o top sendo mais pesado e o Down mais leve a coisa curiosa é que muitas vezes um quark não tem um sabor definido quarks podem mudar de sabor espontaneamente todos os quarks carregam em si a capacidade de se expressar como osos outros quares de outros sabores todos os quares têm todos os sabores misturados neles e essa propriedade é chamada de mistura de sabores Eu amo os nomes Então os sabores de quar estão misturados como os temperos
numa sopa Se você provar uma sopa uma vez talvez você sinta mais o sabor do sal e numa segunda vez que você prove talvez você sinta mais o sabor de pimenta um quark que parece um quark top em um momento pode se comportar como um quark Strange em outra e quanto mais estranho você achar tudo isso mais perto você está de entender a física quântica Vale notar que essa mistura de propriedades é estranha mas ela não é tão incomum assim na física de partículas existem mais exemplos de partículas com massa que também se misturam como
os ca os neutrinos também estão no modelo padrão mas no grupo dos léptons os léptons incluem Um elétron que a partícula mais famosa de todas e todos os seus primos mais pesados o muon e o tau elétron muons e t são basicamente a mesma partícula só que com massas diferentes e cada uma dessas três tem um sabor de neutrino associado Então neutrinos vem em três sabores neutrino do elétron neutrino do muon e neutrino do tal e no modelo padrão neutrinos não tem massa e por consequência eles não podem sofrer mistura de sabores ou seja se
o neutrino nasceu como neutrino do tal ele vai continuar sendo o neutrino do tal Pelo menos segundo o modelo padrão e o modelo padrão também explica por que neutrino são tão difíceis de detectar descontando a gravidade existem apenas três formas de interagir na natureza via força eletromagnética via força nuclear forte e via força nuclear fraca Essas são três das quatro forças fundamentais e elas são descritas pelo terceiro tipo de partícula do modelo padrão os bosons que tem como função comunicar essas forças fundamentais os neutrinos só usam a força nuclear fraca para interagir com o mundo
que tem fraca no nome justamente por ser fraca em mais Difícil de acontecer como resultado é trilhões de trilhões de vezes mais difícil para um neutrino interagir com um átomo do que é para um elétron e por consequência detectar uma doutrina era impossível Ou pelo menos era até os físicos Frederick reines e clyde Cohen descobrirem o segredo para detectar neutrinos dinheiro e sorte inclusive esse também é o segredo pra vida o truque É o seguinte consiga dinheiro suficiente para construir um experimento enorme e assim criar um alvo gigantesco para neutrinos atingirem maximizando as chances de
acertar o seu detector o experimento inclusive foi apelidado de projeto Poltergeist em referência aos neutrinos serem fantasmas para todos os efeitos dito isso os dois físicos decidiram ajudar a sorte e montaram o seu experimento próximo de uma fonte intensa de neutrinos reatores nucleares e usando o fluxo intenso de um reator mais 200 l de água reyes e Cohan detectaram diretamente um neutrino acertando um átomo e causando algo chamado decaimento Beta inverso decaimento Beta inverso o átom é atingido pelo neutrino e libera um nêutron ou um próton e um elétron ou um Pósitron e só para
deixar claro Nesse caso eles detectaram um antineutrino que é igual ao neutrino mas interage de forma oposta via força nuclear fraca e por consequência o impacto dos antin neutrinos gerava pósitrons ao invés de elétrons os pósitrons do decaimento Beta inverso se aniquilam com um elétron do material do detector e liberavam a luz usada como base paraa detecção dos neutrinos e reatores nucleares não eram a única fonte intensa de neutrinos próxima o sol também era de acordo com o modelo solar padrão o sol envia 65 bilhões de neutrinos por cmro quadado por segundo pra terra e
um experimento foi montado para detectar os neutrinos Solares inclusive para validar o modelo solar padrão esse foi o experimento de homestake e ele deixa bem claro o quanto neutrinos são chatos de detectar o processo de detecção era o seguinte Eles criaram uma piscina gigantesca de cloro com 615 Tonel de tetracloro cloro e Len que é um químico à base de cloro a piscina estava dentro de uma mina de ouro em hom steak isso blinda a mina da radiação que chove naturalmente do universo chamada de Raios cósmicos e que poderiam atrapalhar o experimento que é ultra
sensível como os neutrinos atravessam tudo Eles não eram bloqueados pela Rocha como o resto da radiação vinda da direção do Sol então a ideia do experimento de hom steak era a seguinte quando um neutrino atinge um átomo de cloro o cloro vira argônio que é um gás nobre e ele pode ser facilmente separado do tetracloroetileno e contado a expectativa era de que a cada dia nas mais de 600 toneladas de químicos à base de cloro oito átomos de argônio seriam formados devido a neutrinos isso é muito pouco um fluxo de trilhões de neutrinos atingindo toneladas
de material causava oito interações por dia E para piorar o experimento teve um resultado inesperado só três átomos de argônio se formavam por dia então Cade os neutrinos que estavam faltando não demorou muito tempo tempo para outros experimentos com neutrinos Solares confirmarem o problema o fluxo de neutrinos parece apenas 1/3 do modelo solar padrão mas salvo pelos neutrinos o modelo solar padrão acertava todas as outras previsões Então ninguém queria apontar um erro no modelo físico tão bom assim só por causa disso a solução estava numa proposta do Físico Bruno pontecorvo que salvava o modelo solar
padrão mas criava um problema para modelo padrão de partículas e esse problema não foi solucionado até o hoje A ideia é que os neutrinos também podem mudar de sabor e se misturar assim como os quarks Os experimentos com fluxo de neutrinos solar eram sensíveis Só aos neutrinos do elétron até porque era pensado que o sol só produzia esse tipo de neutrinos mas se os neutrinos do elétron pudessem virar outros neutrinos como o do muon e o do Tau Os experimentos detectaram muito menos neutrinos do que o esperado que era exatamente o que foi visto então
essa proposta realmente resolvia o problema dos neutrinos faltando mas levantava outro problema paraa mudança de sabor de neutrinos acontecer os neutrinos precisavam ter massa e o modelo padrão prevê que neutrinos não t massa se a mudança de sabor e neutrinos fosse comprovada experimentalmente isso seria uma prova direta de que o modelo padrão de partículas está errado esse era o problema dos neutrinos Solares uma disputa entre a partícula mais insignificante conhecida na física versus o modelo físico mais preciso da história e a partícula ganhou depois de uns 30 anos nos anos 90 o Observatório de neutrinos
de sudbury foi montado e esse experimento tinha como objetivo medir o fluxo de neutrinos solares incluindo os sabores excluídos dos experimentos originais o experimento foi montado dentro de uma mina em sudbury para se L blindar de Raios cómicos o detector continha 1000 toneladas de água pesada dentro de um tanque esférico cercado de detectores de luz a água pesada foi emprestada pela companhia de energia atômica do Canadá e eles inclusive foram buscar água de volta quando experimento acabou a razão disso é que a água pesada é formada de oxigênio e deutério deutério são hidrogênios que TM
um nêutron a mais no núcleo totalizando um nêutron e um próton por núcleo essa água é um material relativamente caro de produzir mas também é um excelente alvo para neutrinos e quando um neutrino atingia a água pesada ele gerava um sinal detectável na forma de prótons elétrons e neutrons a exata cara do sinal dependia de qual tipo de neutrino acertava o detector com isso era possível diferenciar o fluxo de neutrinos do elétron do fluxo de neutrinos do muon e do Tau e descobrir se os neutrinos faltando no experimento de hom steak Na verdade só não
tinham mudado de sabor e foi exatamente isso que o experimento descobriu incluindo neutrinos de todos os sabores o modelo solar padrão previa corretamente o fluxo de neutrinos solares então parte dos neutrinos que nascem como neutrinos do elétron no sol viram neutrinos do muon ou do tal até chegar na Terra como consequência neutrinos precisavam ter massa e o modelo padrão de partículas estava errado a partícula mais insignificante e que menos interage no universo derrotou uma das melhores teorias físicas da humanidade O que é excelente neutrinos são a única evidência de algo errado no modelo padrão dentro
do próprio modelo padrão e por conta disso a janela de pesquisa que os neutrinos abrem pode ser a chave para entender melhor como o nosso universo funciona está 100% certo é útil pra ciência por exemplo neutrinos no universo primordial podem estar relacionados com o fato de que o universo é feito de matéria e não de antimatéria que é um dos maiores mistérios da física moderna e além disso detectar neutrinos do Big Bang pode revelar detalhes novos sobre o universo primordial os neutrinos também nos ajudaram imensamente a explicar supernovas e restos de estrelas mortas Quando uma
estrela muito grande termina de usar o seu combustível de fusão nuclear a estrela colapsa em uma Supernova que é um dos eventos mais dramáticos do universo uma Supernova é uma explosão extrema que sozinha gera mais luz do que todo o resto da galáxia se a estrela tiver a massa Certa ela pode deixar para trás depois da Supernova uma estrela de neutrons formada por matéria nuclear pura e bruta o problema é que aqui também tinha um desbalanço de energia a energia total da estrela de nêutrons mais a energia emitida na explosão da Supernova é menor do
que a energia total da estrela antes de explodir uma Supernova Então tinha algum processo roubando uma parte da energia da Supernova e é aqui que entra o cassino da Urca na época em que cassinos existiam no Brasil lá em 1939 o físico George gamov e o físico brasileiro Maro schenberg estavam discutindo esse problema enquanto jogavam jogos de azar no cassino da Urca no Rio de Janeiro a história Possivelmente apócrifa fala que eles estavam apostando pouco mas no fim da noite Eles terminaram perdendo muito dinheiro só que notar que eles perderam muito dinheiro de pouco em
pouco deu para eles a a ideia de como uma Supernova pode perder parte da sua energia sem explicação de pouco em pouco através de neutrinos pouco antes da Explosão final da Supernova parte da energia do colapso gravitacional vira neutrinos e como neutrinos interagem muito pouco com a matéria eles podem fugir com essa energia e também como neutrinos não dão muitos sinais de que eles existem a energia Parece sumir então sendo mais preciso o que eles propuseram foi um mecanismo de resfriamento rápido para estrelas de nêutrons anãs brancas e super novas através de neutrinos e esse
processo ficou conhecido como processo urka baseado na ideia de que os neutrinos tiram a energia das estrelas de pouco em pouco da mesma forma que o cassino tirou o dinheiro dos dois físicos essa oportunidade perfeita para falar que Esse vídeo foi feito em patr Tô brincando eu tenho princípios não joguem jogos de azar crianças e nem vocês adultos eles também inventaram uma justificativa mais técnica pro nome para ele ser aceito pela comunidade científica neutrinos fazem parte essencial dos nossos modelos de estrelas eles apresentam um dos limites mais claros da física moderna e podem guardar segredos
sobre o universo primordial e tudo isso começou de uma proposta desesperada de uma partícula quase insignificante em uma carta singela uma conferência H quase 100 anos atrás nós nunca sabemos para onde a ciência e o universo vão levar meus caros senhores e senhoras radioativos eu espero que vocês tenham gostado dessa história muito obrigado e até próxima E não se esqueça de se inscrever no canal isso significa muito para mim
