SND@LHC publicou a primeira observação de neutrinos produzidos em colisões de partículas num acelerador
"As colaborações SND@LHC e FASER acabam de publicar na Physical Review Letters os seus primeiros resultados, de onde emerge a primeira observação de neutrinos muónicos de alta energia produzidos no LHC. SND@LHC tem uma forte participação do LIP, que liderou a análise de dados."
Os resultados, publicados e destacados enquanto "Editor's Suggestion” na revista científica Physical Review Letters, baseiam-se nos dados acumulados entre Julho e Novembro de 2022, e correspondem à primeira observação directa de neutrinos produzidos no LHC. A Physics Magazine da American Physical Society dedicou um artigo "Viewpoint" à observação.
A análise dos dados de SND@LHC, liderada pelo grupo do LIP, envolveu uma rejeição importante de eventos de ruído e revelou a presença de eventos resultantes da interacção de neutrinos, com uma significância estatística superior a 5 sigma.
SND@LHC é uma nova experiência no CERN que visa estender o potencial do LHC ao estudo dos neutrinos. Foi desenhada para a detecção e estudo dos três tipos (sabores) de neutrinos (e de potenciais novas partículas com fraca interacção) que são produzidos no LHC. O LIP está envolvido no projecto desde a sua origem e também deu contribuições importantes para a construção do detector, nomeadamente para o sistema de detecção de muões.
Os neutrinos estão entre as partículas elementares mais abundantes do Universo mas raramente interagem com a matéria. Por essa razão, são particularmente difíceis de detectar e não são observados pelos detectores típicos das experiências de colisões de partículas em aceleradores, onde a sua presença apenas pode ser apenas inferida pela energia em falta.
A detecção dos neutrinos em SND@LHC é feita através das partículas que resultam da sua interacção com a matéria que constitui o detector. Especificamente, a presença de um neutrino muónico é revelada através da detecção de um muão entre os produtos da interacção. O muão, por sua vez, atravessa todo o comprimento do detector, deixando uma assinatura clara.
No entanto, nem todos os muões que atravessam o detector provêm da interacção de um neutrino. "O principal desafio superado neste trabalho é o ruído de fundo causado por muões de alta energia provenientes das colisões protão-protão", refere Cristóvão Vilela, o investigador do LIP que liderou a análise dos dados. "Estas partículas atravessam o detector com uma frequência cem milhões de vezes maior que a das interações de neutrinos, e as suas interações com a matéria circundante do detector produzem hadrões neutros cujos sinais no detector se assemelham aos dos neutrinos".
A medição representa um importante sucesso tecnológico, confirmando a capacidade do sistema de detecção adoptado por SND@LHC para identificar interacções tão raras. Mas observar os primeiros neutrinos no LHC é apenas um primeiro passo. "Com este primeiro resultado inauguramos uma nova era: a da física de neutrinos em colisionadores", refere Nuno Leonardo, que coordena o grupo do LIP em SND@LHC. "Os dados que continuamos a acumular no LHC permitirão avançar o estudo do neutrino do muão com estatística mais elevada bem como a detecção dos neutrinos do electrão e do tau." Abre-se assim, também no LIP, "uma nova linha de investigação das propriedades destas partículas tão elusivas e uma nova porta para testar as interações fundamentais".
Além dos dois investigadores mencionados, a equipa do LIP em SND@LHC conta com a participação de Alberto Blanco, Paula Bordalo, Tiziano Camporesi, Paulo Fonte, Luís Lopes, Sérgio Ramos, João Saraiva e Guilherme Soares.
Figuras do artigo agora publicado: representação esquemática do detector; evento candidadato a resultar da interacção de um neutrino do muão (ver artigo para mais informação)
