Frederick Reines não encontrou apenas uma partícula. Ele provou que existia um quando o resto do mundo científico ainda estava debatendo se ele poderia ser visto. Nascido em Paterson, Nova Jersey, em 1918, Reines passou a vida perseguindo fantasmas na subestrutura atômica. Sua recompensa? O Prêmio Nobel de Física de 1995. Ele dividiu a honra com Martin Lewis Perl, que descobriu o tau-lépton, mas o prêmio de Reines foi para algo muito mais escorregadio: o neutrino.
Este minúsculo lépton quase não tem massa. Sem custo. Ele passa pela matéria como a luz passa pelo vidro. Encontrá-lo exigiu mais do que apenas bons instrumentos. Foi necessário um tipo específico de teimosia.
Dos testes de bombas à caça às partículas
O caminho de Reines para a descoberta não foi linear. Ele estudou no Stevens Institute of Technology e na New York University, obtendo seu Ph.D. em 1944. Depois veio a guerra. Ele ingressou no Laboratório Nacional de Los Alamos, onde trabalhou com armamento nuclear até 1959. Em 1951, ele até supervisionou experimentos para testes de armas nucleares nas Ilhas Marshall.
Parece um desvio estranho para um físico de partículas. Mas compreender o poder do átomo exigia compreender suas menores partes. Reines não estava apenas construindo bombas. Ele estava aprendendo a medir o imensurável.
O fantasma que não ficaria escondido
O neutrino não era uma ideia nova. Wolfgang Pauli propôs isso na década de 1930 para explicar a falta de energia no decaimento radioativo. Enrico Fermi mais tarde o nomeou. Mas detectá-lo? Essa foi outra história. A partícula interage tão fracamente com a matéria que geralmente passa pelos detectores sem deixar vestígios.
Reines e seu colega Clyde L. Cowan Jr. decidiram parar de adivinhar. Eles queriam provas.
Eles começaram na Hanford Engineer Works, em Washington. Depois se mudaram para os laboratórios de Savannah River, na Carolina do Sul. Sua configuração era simples no conceito e brutal na execução. Eles colocaram um enorme tanque de água misturada com cloreto de cádmio próximo a um reator nuclear. Por que um reator? Porque os reatores emitem trilhões de neutrinos.
O Flash Duplo
O experimento contou com um evento raro. Um neutrino colidiria com um próton na água. Essa colisão fez duas coisas ao mesmo tempo.
Primeiro, criou um pósitron e um nêutron. O pósitron moveu-se rapidamente pela água, desacelerou e colidiu com um elétron. Essa colisão destruiu ambas as partículas, liberando fótons. Esses flashes foram capturados por detectores de cintilação.
Microssegundos depois, o nêutron desacelerou e foi absorvido por um núcleo de cádmio. Esta segunda interação liberou seu próprio conjunto de fótons.
Aqui está a chave. Você pode ver o primeiro flash. Então, uma fração de segundo depois, você viu o segundo.
Os registos separados dos dois impactos, portanto, deram prova da existência do neutrino.
Esse segundo sinal foi a arma fumegante. Confirmou que a interação não foi ruído de fundo. Foi real. O neutrino estava lá.
Uma nova janela para o universo
Reines não se limitou a uma experiência bem-sucedida. Ele percebeu que a detecção de neutrinos poderia abrir uma nova maneira de observar o cosmos. Se os neutrinos pudessem passar através de estrelas e planetas sem serem bloqueados, poderiam transportar informações dos eventos mais violentos do Universo diretamente para a Terra.
Ele se mudou para o Case Institute of Technology em 1959, depois para a Universidade da Califórnia em Irvine, onde lecionou até se aposentar em 1988. Ele ajudou a ser pioneiro na astronomia de neutrinos, construindo detectores nas profundezas do subsolo para protegê-los dos raios cósmicos.
Pauli e Fermi imaginaram o neutrino. Reines e Cowan tornaram isso real.
O neutrino ainda é difícil de capturar. Ainda é quase invisível.
