Há setenta anos, os físicos Clyde Cowan e Frederick Reines construíram um detector personalizado de dez toneladas, cercado por grossas paredes de chumbo e sacas de areia úmida, e o instalaram próximo a um potente reator nuclear na usina Savannah River, na Carolina do Sul. Eles chamaram o experimento de Projeto Poltergeist, já que visava capturar um fantasma.
Mais de duas décadas antes, os físicos já perplexos com o desaparecimento de energia durante um processo radioativo chamado decaimento beta. Algo estava faltando, e não havia física conhecida para explicar o fenômeno. Então, em 1930, o físico austríaco Wolfgang Pauli propôs uma solução radical: uma partícula praticamente indetectável carregava silenciosamente a energia ausente. "Cometi algo terrível", Pauli disse a um amigo. "Eu postulei uma partícula que não pode ser detectada." Essa partícula ficaria conhecida como nêutrino. Por não ter praticamente massa nem carga elétrica, esses partículas podem atravessar a Terra e tudo que existe nela, incluindo nossos corpos, sem quase nenhum obstáculo.
O enorme dispositivo que Cowan e Reines implantaram no início de 1956 tinha como objetivo encontrar o que Pauli considerava impossível. Em junho daquele ano, o par de físicos do Laboratório Nacional de Los Alamos enviou um telegrama a Pauli: "Estamos felizes em informar que definitivamente detectamos nêutrinos."
A atenção então se voltou para uma questão mais ampla. Se reações nucleares produzem nêutrinos, poderíamos usá-los para observar os fogos de artifício nuclear no interior das estrelas, incluindo o Sol? Isso representou um enorme desafio: como capturar partículas disparadas de estrelas distantes se elas atravessam quase tudo sem serem detectadas? A suspeita era de que detectar uma partícula que raramente colide com a matéria exigiria uma quantidade vasta de matéria para que colidisse. Além disso, essa matéria deveria ser protegida do ruído de outras formas de radiação. Então, a resposta que os cientistas encontraram foi construir algumas das maiores, mais profundas e mais exóticas armadilhas experimentais da história da ciência… e depois esperar.
Na década de 1960, Raymond Davis Jr. e colegas do Laboratório Nacional de Brookhaven colocaram um tanque a um quilômetro e meio de profundidade na mina Homestake, em Dakota do Sul, e o preencheram com quase quatrocentos mil litros de um líquido de limpeza à base de cloro chamado percloroetileno. Nas raras ocasiões em que um nêutrino passageiro atingia um núcleo de cloro, ele seria transformado em uma forma radioativa de argônio que poderia ser detectada e contada. O experimento, que duraria vinte e cinco anos, encontrou apenas um terço do número de nêutrinos provenientes do Sol que havia sido previsto nos modelos teóricos. Isso ficou conhecido como o problema dos nêutrinos solares.
Décadas se passaram até que fosse resolvido por experimentos ainda mais massivos. No interior da mina de Kamioka, no Japão, Masatoshi Koshiba construiu um tipo diferente de detector chamado Kamiokande, que usava três milhões de litros de água ultrapura. Nessa configuração, os nêutrinos ocasionalmente interagem com núcleos atômicos na água. A interação cria um elétron que se move tão rapidamente que gera um clarão de luz chamada luz Cherenkov. Essa luz é captada por detectores.
O Kamiokande e Koshiba confirmaram a carência encontrada por Davis, e um segundo detector ainda maior, o Super-Kamiokande, além do Observatório de Nêutrinos de Sudbury, no Canadá, explicaram a discrepância. Os nêutrinos existem em três diferentes "sabores" (elétron, múon e táu) e podem oscilar, ou alternar, entre eles. Para isso, os nêutrinos devem ter massa, o que as leis da física falharam (e ainda falham) em prever.
Detectores de nêutrinos mais recentes continuam a tradição de grandes ambições e resultados surpreendentes. O Observatório de Nêutrinos IceCube sob a Estação Amundsen-Scott no Pólo Sul usa gelo antártico em vez de água. Ele desenvolveu um mapa da Via Láctea composto apenas de nêutrinos e rastreou essas partículas cósmicas de alta energia de volta a galáxias ativas alimentadas por buracos negros supermassivos. No fundo do Mar Mediterrâneo, o Telescópio de Nêutrinos Quilométrico Cúbico (KM3NET) detectou o nêutrino cósmico de maior energia já registrado. Sua fonte permanece desconhecida.
As oscilações de nêutrinos, e os inúmeros mistérios que elas geram, impulsionaram o desenvolvimento da nova onda de detectores. O Observatório Subterrâneo de Nêutrinos de Jiangmen (JUNO) da China foi lançado em 2025; os dados iniciais publicados em junho de 2026 forneceram as medições mais precisas de oscilação de nêutrinos já registradas. O Hyper-Kamiokande (Hyper-K) do Japão e o Experimento Subterrâneo de Nêutrinos (DUNE) no Meio-Oeste americano devem começar a operar ainda nesta década.
Graças a esses e outros experimentos ousados, a partícula que Pauli tinha certeza que nunca poderia ser capturada tem lentamente revelado seus segredos. A receita para descobertas não mudou em sete décadas: pense grande, vá fundo e tenha paciência.
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