A anomalia do gálio: um mistério que desafia a física há 35 anos; entenda

O fato de ser um metal prateado que derrete na palma da sua mão fez do gálio um dos elementos preferidos para demonstrações práticas em experimentos educacionais e científicos. A mudança de estado, que torna o elemento “divertido”, se deve à sua baixa temperatura de fusão, em torno de 29,76 °C, um pouco acima da temperatura ambiente.

Mas, em última análise, o chamado “metal pobre” também tem algumas propriedades extraordinárias, como formar ligas com outros metais com pontos de fusão ainda mais baixos, como o mercúrio e o césio. O gálio é amplamente utilizado em eletrônica, na fabricação de semicondutores e LEDs e outras pesquisas nas áreas de física e química.

Na física, em particular, um dos dois isótopos do elemento, utilizado no estudo dos neutrinos solares, provoca um fenômeno conhecido como “anomalia do gálio”o que é, na verdade, uma discrepância observada em laboratórios, entre a quantidade de neutrinos detectados e os valores esperados com base no modelo padrão da física de partículas.

O que acontece com os neutrinos na anomalia do gálio?

Os neutrinos são partículas estranhas: não têm carga eléctrica, mas apenas uma massa tão pequena que durante muitos anos se teorizou que fosse zero. Conhecidos em três “sabores” (elétron, múon e tau), os neutrinos podem percorrer distâncias intergalácticas devido à sua baixa interação com a matéria. Centenas de trilhões deles podem estar passando por nossos corpos sem que percebamos.

Quando um átomo de gálio-71 interage com um neutrino de elétron, causa uma reação nuclear que faz com que a partícula subatômica decaia em germânio-71 e libere um elétron. Mas ao contrário do gálio, este isótopo é radioativo e instável e acaba decaindo (desintegrando-se) de volta ao gálio-71, em 11,4 dias.

A boa notícia aqui é que esse decaimento pode ser medido, ou seja, os cientistas podem monitorar o número de átomos de germânio-71 formados, para saber quantos neutrinos foram inicialmente capturados. Mas é aqui que surge o problema, porque como há menos germânio-71 do que o esperado, parece que também foram capturados menos neutrinos do que o esperado.

Um neutrino estéril explica a anomalia do gálio?

Equipamento utilizado nos experimentos SAGE e BEST no Observatório de Neutrinos de Baksan.Fonte: Konstantin Malanchev/Divulgação

A anomalia do gálio foi detectada no chamado Experimento Soviético-Americano do Gálio em 1989, que durou até 1999. Em 2001, outro experimento chamado GALLEX começou na Itália, indicando também um déficit na produção de germânio. Até mesmo um evento realizado em 2012, BEST (Baksan Sterile Transition Experiment), que submeteu o gálio ao cromo, rico em neutrinos, resultou em 20% a 24% menos germânio.

Pesquisando a existência de um possível neutrino estéril, que só interage através da gravidade, o BEST não conseguiu encontrar evidências que apoiassem a hipótese de que esta hipotética partícula teria uma massa de um quinhentos avos da massa de um elétron. Isto é, ele não descobriu nada, exceto se, Se os neutrinos forem estéreis, provavelmente terão uma massa maior do que sugerem pesquisas anteriores.S.

Isto nem significa que o neutrino estéril seja a solução para a anomalia do gálio. Pode haver algum detalhe adicional que os pesquisadores perderam, ou uma explicação sem precedentes que requer uma nova física. Seja o que for, o mistério continua.

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