O que é Dune? Megaprojeto incluindo Brasil tenta desvendar origem do universo

Um megaprojeto internacional com um investimento bilionário vai atrás de respostas relacionadas à origem do universo. O Dune tem como base o estudo de partículas subatômicas conhecidas como neutrinos, e conta com uma importante participação do Brasil na condução das pesquisas. 

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As partículas foco do estudo -- os neutrinos -- surgiram após o Big Bang e, de acordo com cientistas, podem ajudar a entender eventos extremos, como supernovas, que influenciaram a formação de elementos necessários para a criação de planetas e buracos negros. E é por isso que a análise dessas partículas será o foco dos experimentos mais ambiciosos da atualidade. 

A Unicamp, universidade de Campinas, no interior de São Paulo, participa do projeto com o desenvolvimento de duas tecnologias: o processo de purificação do argônio líquido e a criação de um dispositivo conhecido como X-Arapuca (uma evolução do modelo anterior, o Arapuca), instrumento que vai detectar os raros eventos de interação entre neutrinos e o argônio líquido. 

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Sede nos Estados Unidos

O Experimento Subterrâneo Profundo de Neutrino (tradução de “Deep Underground Neutrino Experiment”) é uma cooperação internacional que tem como sede o Fermilab, laboratório do Departamento de Energia dos Estados Unidos que é líder no estudo de partículas e está localizado no estado de Illinois. Os primeiros experimentos devem ter início em meados de 2030.

O projeto conta com a participação de 1,4 mil cientistas de 37 diferentes países. O investimento no Dune corresponde a R$ 20 bilhões, e a maior parte da quantia será aplicada pelo Departamento de Energia dos EUA. O Brasil vai contribuir com cerca de R$ 200 milhões. 

Para realizar as pesquisas relacionadas aos neutrinos, foram construídas duas cavernas a 1,6 km abaixo da superfície. Essas construções possuem 150 metros de altura por 150 metros de comprimento, e terão quatro detectores com o tamanho semelhante ao de um prédio de sete andares.

O experimento começará com a geração de neutrinos no próprio Fermilab. As partículas viajarão cerca de 1.300 km atravessando a Terra em linha reta até o Sanford Underground Research Facility, na Dakota do Sul. Ao chegarem ao detector, os neutrinos poderão interagir com o argônio líquido, gerando clarões de luz ultravioleta. Essa luz será captada pelo dispositivo X-Arapuca, da Unicamp (SP), permitindo que os cientistas analisem os raros eventos de interação.
 

Confira imagens do desenvolvimento do Dune:

O que são neutrinos?

Os neutrinos são partículas subatômicas sem carga elétrica que surgiram pouco após o Big Bang. Estão por toda parte, inclusive na Terra, mas são praticamente imperceptíveis e extremamente difíceis de detectar: essas partículas atravessam nosso corpo a todo instante, sem que possamos notá-las.

A dificuldade em estudar os neutrinos está no fato de que eles raramente interagem com a matéria. Ainda assim, sua investigação é crucial, pois essas partículas estão envolvidas em fenômenos fundamentais desde os primórdios do universo.

Big Bang

Após o Big Bang, o universo começou a formar partículas de matéria e antimatéria, que possuem a mesma massa, mas cargas opostas — como os prótons (matéria) e os antiprótons (antimatéria). No entanto, em algum momento, a matéria prevaleceu sobre a antimatéria, permitindo o surgimento de planetas e, eventualmente, da vida. Uma das hipóteses levantadas por especialistas é que os neutrinos possam ter contribuído para o desequilíbrio entre esses dois tipos de partículas.

Buracos negros

A explosão de uma estrela — evento conhecido como supernova — pode resultar na formação de uma estrela de nêutrons ou de um buraco negro. Um dos primeiros sinais emitidos durante esse colapso estelar é um feixe de neutrinos.

"Os neutrinos emitidos nessa explosão trazem informação do processo de formação do buraco negro. Dessa forma, estudando os neutrinos, nós podemos responder como ocorre a formação dos buracos negros e como que ele se desenvolve, como uma estrela, ao colapsar, desenvolve um buraco negro ou estrela de nêutrons e assim por diante”, destacou o professor Pascoal Pagliuso, coordenador do Dune na Unicamp, em entrevista ao G1.

Participação da Unicamp 

A análise dos neutrinos só será possível graças ao processo de purificação de argônio líquido e o detector de luz X-Arapuca, ambos desenvolvidos por cientistas da Unicamp. O argônio líquido atua como meio para detectar os raros eventos de interação dos neutrinos com a matéria. Essas partículas subatômicas podem, em casos raros, interagir com os elétrons ou com o núcleo dos átomos de argônio.

Já o X-Arapuca detecta a luz ultravioleta gerada pelas partículas secundárias produzidas nessas interações. O dispositivo registra esse clarão e o converte em sinais que podem ser analisados pelos cientistas, permitindo o estudo mais detalhado dos neutrinos.

Pascoal Pagliuso ressalta o protagonismo do Brasil no DUNE, um experimento de grande magnitude e longa duração: “Durante 20, 30 anos, a Unicamp e o Brasil estarão na vitrine da ciência e da tecnologia mundial”, celebra o docente.

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