JAPÃO

 

Ciência e Tecnologia

 

Sob uma montanha no Japão, uma câmara dourada guarda 50 mil toneladas de água tão pura que se torna corrosiva, capaz até de danificar metal, devido à ausência de impurezas

Sob uma montanha no Japão, uma câmara dourada guarda 50 mil toneladas de água tão pura que se torna corrosiva, capaz até de danificar metal, devido à ausência de impurezas

Valdemar Medeiros

 

Sob uma montanha no Japão, uma câmara dourada guarda 50 mil toneladas de água tão pura que se torna corrosiva, capaz até de danificar metal, devido à ausência quase total de impurezas

Foto: Sob uma montanha no Japão, uma câmara dourada guarda 50 mil toneladas de água tão pura que se torna corrosiva, capaz até de danificar metal, devido à ausência quase total de impurezas

Sob uma montanha no Japão, o Super-Kamiokande, o maior detector de neutrinos do mundo, guarda milhões de litros de água tão pura que se torna corrosiva e revela segredos dos neutrinos e do cosmos.

Sob a montanha de Kamioka, na província de Gifu, Japão, existe uma das câmaras científicas mais impressionantes já construídas pelo ser humano. De fora, parece apenas uma antiga mina abandonada, mas a mil metros de profundidade se revela um espaço monumental que mais parece saído de uma ficção científica: um gigantesco cilindro dourado, iluminado por milhares de tubos fotomultiplicadores, guardando uma água tão pura que chega a ser corrosiva, capaz de danificar metais expostos por longos períodos.

 

É o Super-Kamiokande, o mais famoso detector de neutrinos do planeta e uma verdadeira “janela” para os segredos mais profundos do universo.

 

A água que corrói por ser pura está no maior detector de neutrinos do mundo

A primeira impressão causa espanto: como a água pode ser corrosiva? Não se trata de acidez, mas da ausência quase total de sais minerais e impurezas.

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O processo de purificação no Super-Kamiokande é tão extremo que a água fica quimicamente instável, “buscando” dissolver qualquer íon disponível. Essa característica significa que metais, concreto e até superfícies plásticas sofrem desgaste acelerado se mantidos em contato direto.

 

Essa pureza é essencial para que não haja interferência nos raríssimos sinais de neutrinos que atravessam o detector, vindo do Sol, da atmosfera ou até de explosões estelares a milhões de anos-luz de distância.

 

O funcionamento do Super-Kamiokande – maior detector de neutrinos do mundo

O observatório é um cilindro de 40 metros de altura por 40 metros de diâmetro, preenchido com 50 mil toneladas de água ultrapura.

 

Ao redor, mais de 11 mil tubos fotomultiplicadores — enormes sensores circulares que lembram olhos dourados — ficam atentos a cada clarão produzido dentro do tanque. Esse clarão não é visível a olho nu, mas é registrado como um flash de radiação Cherenkov, que ocorre quando uma partícula carregada gerada por um neutrino se move mais rápido do que a luz consegue se propagar dentro da água.

Neutrinos são partículas quase fantasmagóricas, atravessando montanhas, planetas e até nossos corpos sem deixar rastros na maior parte do tempo.

Por isso, a única maneira de detectá-los é justamente criar um ambiente gigantesco e protegido, onde raríssimos sinais possam ser distinguidos do “ruído” das demais partículas.

 

A profundidade de 1.000 metros na mina serve exatamente para filtrar a chuva de raios cósmicos que atinge a superfície terrestre, permitindo que apenas os eventos mais sutis cheguem até a câmara dourada.

 

A descoberta que rendeu um Nobel

Foi graças ao Super-Kamiokande que a física de partículas deu um dos maiores saltos do século XX. Em 1998, análises feitas no detector revelaram que os neutrinos mudam de identidade ao viajar pelo espaço — fenômeno chamado de oscilação de neutrinos.

Essa descoberta significou que eles possuem massa, ainda que minúscula, contrariando previsões anteriores.

O feito foi tão impactante que garantiu ao físico japonês Takaaki Kajita o Prêmio Nobel de Física em 2015.

A revelação abriu novas linhas de pesquisa fundamentais: entender como a matéria se comporta no universo primordial, explicar por que o cosmos contém mais matéria do que antimatéria e até investigar se os neutrinos guardam pistas sobre dimensões além do Modelo Padrão da Física.

Se o Super-Kamiokande já impressiona, o Japão prepara um projeto ainda mais monumental: o Hyper-Kamiokande, previsto para iniciar operações em 2027.

Será cinco vezes maior, com 260 mil toneladas de água ultrapura e mais de 40 mil sensores de luz, tornando-se o maior detector de neutrinos do mundo.

 

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Valdemar Medeiros

O Hyper-Kamiokande buscará respostas para perguntas ainda mais profundas: será que os neutrinos podem explicar a assimetria entre matéria e antimatéria? Poderá detectar neutrinos vindos de supernovas distantes, oferecendo informações em tempo real sobre o nascimento de buracos negros? E, quem sabe, ajudar a montar o quebra-cabeça sobre a própria origem do universo.

Entre ciência e maravilha

No coração das montanhas japonesas, essa “caverna dourada” não guarda tesouros de ouro ou pedras preciosas, mas algo infinitamente mais valioso: dados que podem revelar a estrutura invisível do cosmos.

Cada clarão captado nos sensores é um sussurro vindo das estrelas, um fragmento de história cósmica atravessando a Terra silenciosamente.

Enquanto o Hyper-Kamiokande avança, o legado do Super-Kamiokande permanece como símbolo da engenhosidade humana: transformar a água mais pura do planeta em um portal para os mistérios do universo.

Essa água sutilizada com essa finalidade não é água em sua forma natural, é rara no planeta é conhecida como água pesada:

 

Água pesada, conhecida também como água deuterada é quimicamente semelhante água normal, sendo formada por 1 átomo de oxigênio e 2 de hidrogênio, porém a diferença esta que o hidrogênio é o isótopo deutério. Lembrando que isótopos são átomos de elementos químicos que apresentam mesmo número atômico (Z), ou seja, mesma quantidade de prótons, porém diferentes números de massa (A). Como estamos falando de mesmo número atômico, isso significa que se referem ao mesmo elemento químico. No caso em questão, falaremos sobre os isótopos de hidrogênio, que são o prótio H1 (abundancia de 99,98%) o deutério H2 (0,015%), que possui um nêutron e o trítio H3 (concentração traço), possui dois nêutrons e é radioativo. Vale ressaltar que todos os três isótopos apresentam 1 elétron em sua constituição.