Neste exato momento bilhões de neutrinos estão atravessando o seu corpo sem que você perceba. Essa é uma das características dessas misteriosas partículas que interagem muito fracamente com a matéria. São como fantasmas que podem atravessar qualquer coisa sem nenhuma dificuldade. Mas como os cientistas observaram algo que mal interage com a matéria?
Graças à tecnologia e sobretudo à criatividade dos físicos Clyde Cowan (1919–1974) e Frederick Reines (1918–1998), em 1956, realizaram o primeiro experimento de detecção de neutrinos, 26 anos depois da previsão teórica de sua existência.
Para detectar os neutrinos, os 2 físicos exploraram uma reação nuclear conhecida como decaimento beta inverso, onde um próton, ao interagir com o antineutrino do elétron, se transforma em um nêutron e emite um pósitron, a partícula de antimatéria do elétron.
Quando um pósitron é emitido, ele interage rapidamente com elétrons e ambos são aniquilados, produzindo assim 2 fótons de radiação gama de 0,511MeV de energia que podem ser detectados.
Já os nêutrons podem interagir com núcleos de átomos de cádmio, que absorvem facilmente esse tipo de partícula, emitindo raios gama que também podem ser detectados. A reação que ocorre entre o nêutron e o núcleo de cádmio é descrita abaixo.
Assim, caso os detectores mostrassem a presença dos 2 fótons de radiação gama, cada um com uma energia específica, então estaria confirmado que um neutrino interagiu com o próton.
Como a probabilidade de ocorrência dessa reação é baixa, foi preciso utilizar um fluxo muito alto de neutrinos, produzidos num reator nuclear (10¹³ neutrinos por segundo por centímetro quadrado).
Como fonte de prótons, foram utilizados grandes tanques com 200 L de água (H₂O) que foram envoltos por outros tanques com líquido cintilador. O material cintilador interage com os fótons de radiação gama e emitem fótons de luz que são detectados por tubos fotomultiplicadores, colocados em volta de todo aparato.
Foi misturado à água dos tanques 40 Kg de Cloreto de Cádmio para que absorvessem os nêutrons da reação com o neutrino.
O experimento foi conduzido no reator de Savannah River na Carolina do Sul em 1956 onde conseguiram detectar os eventos de interação do neutrino com o próton e assim confirmar a sua existência.
O físico Frederick Reines foi laureado com o prêmio Nobel de Física em 1995 por esse trabalho.