Um laboratório escondido a 1,6 quilômetro de profundidade recebe equipamentos brasileiros para tentar responder por que existe matéria no Universo
Projeto internacional instalará detectores subterrâneos com tecnologias da Unicamp para investigar neutrinos e diferenças entre matéria e antimatéria
A 1,6 quilômetro abaixo da superfície, nos Estados Unidos, cavernas gigantescas estão sendo preparadas para investigar um dos maiores mistérios da física: por que existe mais matéria do que antimatéria no Universo. O experimento DUNE, que contará com tecnologias desenvolvidas pela Unicamp, utilizará detectores de argônio líquido para observar neutrinos enviados por aproximadamente 1.300 quilômetros através da Terra.
Por que o experimento DUNE foi construído a 1,6 quilômetro de profundidade?
O laboratório está localizado em Lead, na Dakota do Sul, dentro da antiga mina de ouro que hoje abriga o Sanford Underground Research Facility. Para alcançar as instalações, pesquisadores e engenheiros descem por um elevador até corredores subterrâneos conectados a enormes cavernas escavadas na rocha.
A profundidade funciona como uma proteção natural contra partículas provenientes do espaço. Grande parte da radiação cósmica é absorvida pelas camadas superiores de rocha, reduzindo interferências que poderiam comprometer as medições. Os neutrinos, entretanto, atravessam essas barreiras quase sem interagir, permitindo sua detecção no interior do laboratório.
Como o experimento DUNE enviará neutrinos através de 1.300 quilômetros de rocha?
O experimento utilizará um acelerador instalado no Fermilab, próximo de Chicago, para produzir um feixe intenso de neutrinos. Essas partículas viajarão diretamente através da crosta terrestre até os detectores subterrâneos, sem necessidade de construir um túnel entre os dois laboratórios.
A operação reunirá cinco etapas fundamentais:
- Produção de neutrinos e antineutrinos no Fermilab;
- Medição inicial das partículas em detectores próximos;
- Travessia de aproximadamente 1.300 quilômetros;
- Registro das interações em detectores subterrâneos;
- Comparação dos resultados para investigar suas transformações.
O Fermilab publicou uma animação oficial, em agosto de 2022, mostrando a distribuição das cavernas e dos detectores. O vídeo apresenta a estrutura planejada antes da conclusão das escavações em 2024.
Como os neutrinos podem ajudar a explicar a existência de matéria no Universo?
Neutrinos são partículas elementares extremamente leves que quase não interagem com a matéria. Existem três tipos conhecidos, associados ao elétron, ao múon e ao tau. Durante sua propagação, essas partículas podem mudar de tipo, fenômeno denominado oscilação de neutrinos.
Os pesquisadores pretendem comparar essas oscilações com as dos antineutrinos. Caso apareçam diferenças relacionadas à violação da simetria CP, elas poderão fornecer pistas sobre o desequilíbrio entre matéria e antimatéria. Entretanto, encontrar essa diferença não comprovaria automaticamente que os neutrinos explicam toda a assimetria observada no Universo.
Qual será a contribuição da Unicamp para o funcionamento do experimento DUNE?
A Universidade Estadual de Campinas lidera duas contribuições brasileiras: a purificação do argônio líquido e os sistemas de fotodetecção X-Arapuca. Segundo o comunicado oficial do Fermilab sobre a parceria com a Unicamp, publicado em janeiro de 2026, a colaboração avançou para etapas de engenharia, fabricação e testes.
A purificação removerá impurezas capazes de prejudicar os sinais elétricos e luminosos produzidos durante as interações. Já os dispositivos X-Arapuca capturarão pequenas quantidades de luz emitidas no argônio. A produção envolve pesquisadores brasileiros e empresas nacionais, responsáveis por componentes essenciais aos detectores.
Quais números revelam as dimensões das cavernas e dos detectores subterrâneos?
As duas cavernas principais possuem mais de 150 metros de comprimento e altura equivalente a sete andares. Cada módulo detector receberá aproximadamente 17 mil toneladas de argônio líquido, mantido em temperaturas próximas de 184 graus Celsius negativos.
O projeto envolve cerca de 1.400 pesquisadores de aproximadamente 200 instituições internacionais. A colaboração brasileira representa investimentos próximos de R$ 200 milhões, destinados ao desenvolvimento e à produção dos sistemas especializados.
| Indicador do DUNE | Dimensão ou previsão |
|---|---|
| Profundidade do laboratório | Aproximadamente 1,5 a 1,6 km |
| Distância percorrida pelo feixe | 1.300 km |
| Argônio líquido por módulo | 17 mil toneladas |
| Primeiro detector em operação | Previsão para 2029 |
| Experimentos com o feixe | Previsão para 2031 |
O que falta para o experimento DUNE começar a investigar os grandes mistérios do Universo?
As escavações terminaram em 2024, mas a instalação dos detectores e dos sistemas criogênicos continua. O cronograma do Fermilab prevê o início das operações do primeiro módulo em 2029, seguido por observações de neutrinos naturais e, posteriormente, pelo programa experimental com o feixe produzido no acelerador.
Além de investigar matéria e antimatéria, o DUNE poderá registrar neutrinos provenientes de supernovas e procurar fenômenos além das teorias atuais. O laboratório ainda não resolveu o mistério da origem da matéria, mas sua combinação de profundidade, precisão e colaboração internacional permitirá testar explicações que permanecem abertas na física.
Os comentários não representam a opinião do site; a responsabilidade pelo conteúdo postado é do autor da mensagem.
Comentários (0)