O cientista belga Francis Halsen recebeu o Prêmio Nobel de Física em 2026, um reconhecimento pelo trabalho científico de muitos anos e um passo importante para a astronomia moderna. Ele desempenhou um papel crucial na criação e desenvolvimento do IceCube — uma observatório instalado sob o gelo da Antártida, que permite investigar fenômenos extremos no Universo através da detecção de neutrinos.
Este tema foi abordado no programa «Olhar Espacial» na sexta-feira (dia 30), onde o físico Alexandre Charman discutiu como a detecção dessas partículas expande as possibilidades de estudo do cosmos.
Charman, que possui vasta experiência como astrônomo, doutor em física teórica, especialista em dados, professor, palestrante e autor de oito livros, além de coautor de «Banco Imobiliário Cósmico» da editora Estrela Cultural e diretor de astronomia do Fundo Planetário da Cidade do Rio de Janeiro, explicou as características dos neutrinos.
Neutrinos são partículas subatômicas sem carga elétrica e são algumas das menos massivas conhecidas. Devido à interação extremamente rara com a matéria, eles são capazes de atravessar planetas, estrelas e até mesmo o corpo humano; estima-se que cerca de 100 trilhões dessas partículas passam por cada ser humano a cada segundo.
Charman observou que «os neutrinos já foram descritos como a menor quantidade de realidade que a humanidade já representou. Eles são as partículas materiais mais leves em todo o Universo, superadas apenas pelos bósons sem massa. Além disso, eles surgem naturalmente como resultado de um processo radioativo conhecido como decaimento beta».
A complexidade da detecção dessas partículas levou os cientistas a criar uma estrutura capaz de usar o próprio gelo antártico como detector. O conceito foi desenvolvido ainda em 1988, e foram necessários mais de vinte anos de desenvolvimento tecnológico antes que o IceCube começasse a operar plenamente em 2010.
O observatório, localizado no Polo Sul, ocupa uma área de aproximadamente um quilômetro cúbico de gelo profundo. Sua estrutura inclui 5160 sensores ópticos distribuídos ao longo de 86 cabos verticais, localizados a profundidades entre 1,45 e 2,45 quilômetros. Essa configuração permite registrar sinais de luz gerados pela interação dos neutrinos com a matéria.
Ao contrário dos telescópios tradicionais, que capturam a luz emitida ou refletida por corpos celestes, o IceCube identifica partículas que chegam à Terra de diferentes regiões do Universo. Como os neutrinos não possuem carga, suas trajetórias não são desviadas por campos magnéticos. Assim, a direção de chegada fornece pistas importantes sobre a localização de suas fontes cósmicas, incluindo aceleradores de partículas naturais extremamente energéticos.
A detecção ocorre quando um neutrino interage com o núcleo atômico ou um elétron no gelo, produzindo partículas carregadas eletricamente. Ao atravessar o meio, elas podem se mover mais rápido do que a luz se propaga nesse material. Este processo gera um breve clarão azulado, conhecido como radiação Cherenkov.
Os sensores ópticos registram esses clarões e transmitem os dados aos pesquisadores. Com base na distribuição e no tempo de chegada dos sinais de luz, os cientistas podem estimar a energia da partícula e reconstruir sua direção de chegada. Essa informação ajuda a estudar os fenômenos responsáveis pela produção de neutrinos.
Durante o programa, Charman também abordou os conceitos de mecânica quântica e a possibilidade de uma partícula estar em múltiplos estados simultaneamente. «Na mecânica quântica, existe uma possibilidade real de que uma partícula possa ocupar dois estados ao mesmo tempo. O famoso experimento mental do gato de Schrödinger ilustra perfeitamente essa estranheza teórica. Qualquer sistema quântico permanece em superposição até que os cientistas realizem uma observação direta».
O IceCube continua funcionando e está passando por modernização para expandir suas capacidades de observação. Entre as futuras perspectivas está o projeto IceCube-Gen2, que visa aumentar significativamente o volume de detecção e a sensibilidade do observatório. Esta iniciativa potencialmente permitirá identificar novas fontes de neutrinos e aprofundar o estudo dos fenômenos mais energéticos do Universo.
