Uma pesquisa de repercussão internacional colocou a Universidade Estadual de Londrina (UEL) no centro da física de partículas contemporânea. O professor Pietro Chimenti, do Departamento de Física do CCE, é um dos coautores do artigo publicado na prestigiada revista Nature e tema de capa da edição.

O estudo traz os primeiros resultados coletados pelo observatório subterrâneo JUNO (Jiangmen Underground Neutrino Observatory), localizado na província de Guangdong, na China, fruto de uma colaboração global que reúne mais de 700 pesquisadores.

Intitulado “Measurement of reactor neutrino oscillation with the first JUNO data”, o artigo publicado recentemente representa um marco na compreensão das partículas mais misteriosas e abundantes do Cosmos: os neutrinos.

Os “fantasmas” da matéria

Para compreender a importância da descoberta, o professor Pietro Chimenti explica que a matéria visível é feita de átomos, mas existem componentes ainda menores. “São tão pequenos que não enxergamos o tamanho, mas assim como o elétron, são tijolos fundamentais da natureza”, define.

Os neutrinos possuem características que desafiam a física convencional: eles viajam quase à velocidade da luz e interagem tão pouco com outras estruturas que conseguem atravessar planetas inteiros — e o próprio corpo humano — de forma praticamente inalterada. Eles são gerados em processos de decaimento nuclear (como os que ocorrem em usinas nucleares) e, massivamente, na explosão de estrelas, como as supernovas, ou no núcleo do Sol.

São partículas elementares. Isso significa, até onde conhecemos, que não são compostos de nada menor e, por isso, são considerados fundamentais na construção do Universo. Não sendo perturbados nem mesmo pelo campo magnético mais forte, viajam pelo espaço e atravessam, praticamente sem nenhum impedimento, a matéria, seja ela feita de estrelas, planetas ou qualquer outra coisa.

A grande relevância científica dessas partículas reside no fato de serem consideradas verdadeiras “mensageiras do universo”. Há cerca de 14 bilhões de anos (a idade do Universo), os neutrinos, gerados em diferentes épocas e fontes do Cosmos, cruzam o espaço carregando em si uma memória intacta da história, da evolução e da formação de todas as estruturas cósmicas.

A pesquisa e o desafio da massa

A história do estudo dessas partículas remonta ao final do século XIX com a descoberta da radioatividade, mas foi nos anos 1930 que a comunidade científica propôs a existência de uma partícula invisível para justificar discrepâncias de energia em experimentos. O neutrino só foi detectado em 1956.

Mais tarde, os pesquisadores descobriram que os neutrinos possuem três “sabores” (associados ao elétron, ao múon e ao tau) e que eles alternam entre esses estados enquanto viajam, um fenômeno conhecido como oscilação de neutrinos. “Essa oscilação depende da diferença entre as suas massas. Sabemos que alguns são mais leves e outros mais pesados, mas um dos grandes problemas em aberto da física atual é que ainda não sabemos qual é o mais leve de todos”, afirma Chimenti. O objetivo principal do experimento JUNO é justamente decifrar esse ordenamento de massa.

Para capturar esses sinais, o JUNO utiliza um detector esférico com capacidade para 20 mil toneladas de cintilador líquido, instalado a 700 metros abaixo da superfície terrestre para se isolar de ruídos cósmicos. Quando um neutrino interage com o líquido, ocorrem dois relâmpagos de luz em um intervalo curtíssimo, captados por sensores e transformados em dados elétricos analisados digitalmente.

O JUNO é um dos três grandes projetos que devem direcionar a física de neutrinos nas próximas décadas. Com um investimento de mais de US$ 500 milhões, o experimento é o resultado de uma colaboração científica internacional.

Da tecnologia ao cotidiano

Embora o experimento busque responder a perguntas fundamentais da física pura, Chimenti ressalta que o maior ganho prático reside no desenvolvimento tecnológico gerado para construir o Observatório. Para o professor da UEL, o experimento apresenta uma importante inovação e implicações para o meio ambiente. Para que o JUNO pudesse operar foi criada uma fábrica dedicada que barateou drasticamente o custo de produção do cintilador líquido. Hoje, esse mesmo composto de baixo custo começa a ser aplicado no monitoramento ambiental e na detecção de raios cósmicos.

“Uma tecnologia similar baseada em neutrinos já é utilizada conceitualmente em locais como Angra dos Reis para monitorar a atividade de reatores de usinas nucleares”, exemplifica o pesquisador. Chimenti recorda que tecnologias médicas avançadas, como, por exemplo, a eletrônica da ressonância magnética, nasceram de demandas de grandes centros de física de partículas como o CERN, a Organização Europeia para a Investigação Nuclear, localizada na fronteira entre a Suíça e a França. É o maior laboratório de física de partículas do mundo. As pesquisas desenvolvidas em solo europeu e que, de certa forma, se parecem com o que está sendo feito na China, são a base da física quântica experimental, testando os limites do Modelo Padrão por meio da colisão de partículas a altíssimas energias.

Raciocínio científico

A conquista do professor Pietro Chimenti e sua inserção no projeto desde 2016 evidenciam o potencial da ciência feita no Brasil. Além da UEL, apenas a PUC do Rio de Janeiro participa do Observatório. O pesquisador faz questão de afastar o estereótipo do gênio isolado no laboratório. “Ninguém faz ciência sozinho. No caso do JUNO existe uma equipe multidisciplinar que envolve computação, engenharia, gestão e a integração de muitos países”. Embora a infraestrutura física fique na China, o trabalho segue sendo feito remotamente por meio do acesso digital diário aos dados coletados e analisados no campus da UEL pelo professor Chimenti.

Mais do que a grandiosidade dos números do experimento JUNO, o que move a pesquisa é a própria estrutura do raciocínio científico, um tema defendido com entusiasmo pelo professor ao detalhar as engrenagens de validação do conhecimento. Em uma época marcada pelo avanço das notícias falsas, compreender como a ciência funciona se torna uma ferramenta de cidadania.

“Em um período no qual a desinformação é muito forte, enfatizamos a mensagem de que a ciência tem suas instituições”, destaca Chimenti. “Uma das instituições são as revistas que publicam o resultado de pesquisas que passaram por um processo rigoroso de revisão por pares”.

O professor explica que esse processo funciona como um filtro coletivo contra achismos. Uma descoberta não se torna verdade da noite para o dia apenas porque um pesquisador assim deseja. É preciso que outros cientistas com a mesma competência analisem, critiquem e testem as conclusões. Somente depois de um processo de revisão muito aprofundado o resultado é publicado.

“O processo científico não é uma pessoa acordar de manhã e dizer ‘eu acho isso’. Tudo bem, você achar, mas outras pessoas confirmam o que você está dizendo? É fundamental trazer essa ideia do processo e das instituições para o público maior para consolidar uma informação mais precisa e correta”, destaca o físico.

Esse mesmo princípio ético e lógico se reflete na estrutura rígida dos artigos, que sempre trazem referências bibliográficas claras. Para o professor, “a questão de dar crédito é fundamental no processo científico. O conhecimento nunca nasce do nada; ele é uma construção acumulada sobre o trabalho de quem veio antes”, conclui.

Clube de Leitura da Física

Essa mentalidade estruturada e o raciocínio científico são levados pela UEL diretamente à comunidade externa por meio do Clube de Leitura da Física, coordenado pela também professora do Departamento de Física da UEL, Christiane Frigerio Martins. O programa de extensão traduz e debate semanalmente artigos de ponta das revistas Nature e Science em linguagem simples para o público geral e escolas públicas da região de Londrina.

O objetivo de uma formação sólida e multidisciplinar é oferecer um estilo de pensamento com rigor científico aplicável em qualquer carreira — desde a astrofísica clássica até o mercado de inteligência artificial.

Para o professor Chimenti, um grande experimento como o JUNO também prova que fazer ciência de vanguarda requer transparência, planejamento e, acima de tudo, a manutenção da curiosidade metódica de enxergar o invisível.

*Assessora especial na Coordenadoria de Comunicação/UEL