Inglês 
Espanhol 
Um detector instalado em um dos laboratórios subterrâneos mais profundos do mundo mostra como partículas produzidas na atmosfera podem ajudar cientistas a investigar grandes volumes de rocha e planejar experimentos sensíveis no interior de uma montanha.
Pesquisadores chineses usaram um detector de uma tonelada instalado no Laboratório Subterrâneo de Jinping, a cerca de 2.400 metros sob uma montanha no sudoeste da China, para mapear a estrutura rochosa acima da instalação.
O equipamento registrou múons gerados pela interação de raios cósmicos com a atmosfera e permitiu reconstruir diferenças na quantidade de matéria atravessada por essas partículas em um alcance lateral de aproximadamente três quilômetros.
Os resultados foram apresentados em um preprint disponibilizado no arXiv em 4 de junho de 2026.
-
Enquanto a medicina ainda não consegue transplantar um olho capaz de enxergar, cientistas criam uma “máquina-coração” que faz líquido circular pelos vasos e mantém um globo ocular humano vivo por horas fora do corpo em projeto de US$ 5,3 milhões
-
Cientista brasileiro ganha um dos maiores prêmios de pesquisa contra o câncer da Alemanha por descoberta sobre ferroptose, processo que pode fazer células tumorais resistentes a remédios entrarem em colapso e abrir caminho para novos tratamentos
-
China encontra sob uma cidade de pedra de 4.500 anos seis túneis secretos que descem 6 metros, atravessam muralhas concêntricas e reaparecem fora dos portões em um complexo fortificado de 138 hectares
-
Cientistas descobrem que a pressão entre 2 e 6 quilômetros nas profundezas do oceano transforma a “neve marinha” em alimento, liberando até 50% do carbono e fazendo a quantidade de bactérias crescer 30 vezes em apenas dois dias
O trabalho ainda não havia passado, até a divulgação, por todas as etapas de revisão por pares.
Em vez de mostrar uma imagem direta do interior da montanha, o método produz um mapa de opacidade, semelhante ao princípio de uma radiografia, a partir da redução do fluxo de múons que consegue chegar ao laboratório.
O estudo também esclarece que o detector não foi instalado especificamente em junho de 2026.
O protótipo, desenvolvido para o Experimento de Neutrinos de Jinping, já acumulava dados desde 2017.
A análise reuniu 1.338,6 dias efetivos de observação para determinar a direção de chegada das partículas e estimar quanto material elas atravessaram antes de alcançar o ambiente subterrâneo.
Como os múons atravessam uma montanha
Os múons são partículas elementares produzidas principalmente quando raios cósmicos de alta energia atingem núcleos presentes na atmosfera terrestre.
Embora tenham existência muito curta, eles viajam em velocidades próximas à da luz e podem alcançar a superfície antes de decair.
Por serem mais pesados que os elétrons e chegarem à Terra com alta energia, alguns múons conseguem atravessar grandes volumes de solo, concreto ou rocha.
Durante o trajeto, perdem energia por diferentes interações com a matéria.
Quanto maior a espessura ou a densidade do material encontrado, menor tende a ser a quantidade de partículas que chega ao outro lado.
A muografia utiliza justamente essa variação.
Detectores contam os múons provenientes de diferentes direções e comparam o fluxo observado com o número esperado na superfície.
Uma redução mais intensa pode indicar que as partículas cruzaram um caminho mais longo ou uma região com maior quantidade de matéria.
Esse princípio já é aplicado em estudos de vulcões, estruturas arqueológicas e grandes formações geológicas.
Em Jinping, no entanto, a profundidade representou uma condição incomum: os pesquisadores tentaram realizar a técnica sob uma cobertura rochosa de escala quilométrica, onde apenas uma pequena parcela dos múons de maior energia consegue chegar.
Detector de uma tonelada registra a direção das partículas
O centro do equipamento é um recipiente esférico de acrílico com raio de 645 milímetros, equivalente a cerca de 1,3 metro de diâmetro.
Dentro dele há uma tonelada de líquido cintilador, material que emite luz quando uma partícula carregada atravessa seu interior.
Ao passar pelo detector, o múon deposita energia no líquido e produz fótons.
Trinta tubos fotomultiplicadores distribuídos ao redor da esfera registram esses sinais luminosos e os convertem em pulsos elétricos.
A diferença no instante e na intensidade da luz captada por cada sensor ajuda o sistema a reconstruir a trajetória da partícula.
De acordo com o preprint, o formato esférico oferece uma aceitação quase uniforme em diferentes direções.
A resolução angular média obtida pelos pesquisadores foi de aproximadamente 4,5 graus, medida que representa a precisão usada para estimar de onde cada múon chegou.
O conjunto está instalado dentro de um tanque de aço inoxidável preenchido com água purificada.
Uma parede de chumbo com cinco centímetros de espessura acrescenta proteção contra a radiação natural do ambiente.
O aparato foi desenvolvido originalmente para validar tecnologias e medir níveis de radioatividade relacionados ao futuro Experimento de Neutrinos de Jinping.
Muografia compara dados de partículas e relevo por satélite
Para transformar os registros em informações sobre a montanha, a equipe combinou dados experimentais, modelos do fluxo de múons na superfície e simulações do comportamento das partículas dentro da rocha.
Os cálculos foram realizados com o Geant4, plataforma usada para simular a passagem de partículas pela matéria.
O relevo de Jinping foi representado com dados do SRTM3, levantamento topográfico obtido por satélite.
O modelo incluiu uma área com raio de dez quilômetros ao redor do laboratório e considerou a montanha composta predominantemente por mármore, com parâmetros de densidade e composição definidos pelos pesquisadores.
A partir desse cenário, o sistema calculou quantos múons deveriam sobreviver em cada direção e comparou a previsão com o fluxo efetivamente medido no subsolo.
Essa relação permitiu estimar a chamada profundidade oblíqua, ou seja, a quantidade de matéria atravessada ao longo de cada trajetória, que pode ser maior do que a profundidade vertical do laboratório.
A reconstrução cobriu a estrutura da montanha ao redor da primeira fase do complexo em um alcance lateral de até três quilômetros.
Segundo os autores, os resultados apresentaram concordância com o relevo derivado de satélite e não revelaram variações significativas de densidade dentro da sensibilidade estatística alcançada pelo experimento.
Isso não significa que toda a rocha seja perfeitamente uniforme, mas que a análise não identificou anomalias relevantes dentro dos limites do método utilizado.
Laboratório Subterrâneo de Jinping ocupa área escavada na China
O Laboratório Subterrâneo de Jinping está localizado sob a montanha de mesmo nome, na Prefeitura Autônoma de Liangshan Yi, província de Sichuan.
A instalação foi construída entre dois túneis rodoviários de aproximadamente 17,5 quilômetros que atravessam a região.
A primeira fase entrou em operação em 2010, com cerca de 4.000 metros cúbicos.
A segunda etapa, conhecida como CJPL-II ou Instalação Subterrânea Profunda e de Fundo de Radiação Ultrabaixo, ampliou o complexo.
O preprint descreve o laboratório como uma estrutura de aproximadamente 300 mil metros cúbicos, enquanto informações institucionais divulgadas na inauguração da expansão, em dezembro de 2023, indicam capacidade total de 330 mil metros cúbicos para a segunda fase.
A expansão começou a ser construída em dezembro de 2020 por uma parceria entre a Universidade Tsinghua e a empresa Yalong River Hydropower Development.
O local abriga ou foi preparado para pesquisas sobre matéria escura, neutrinos, astrofísica nuclear e outros fenômenos que exigem ambientes com baixos níveis de interferência.
A cobertura de rocha reduz grande parte da radiação cósmica que chega aos equipamentos.
Essa característica favorece a busca por eventos raros, mas também torna necessário calcular com precisão os poucos múons capazes de atravessar a montanha, porque essas partículas podem produzir sinais de fundo e afetar medições sensíveis.
Dados de múons ajudam a planejar oito áreas experimentais
Depois de validar o modelo com as observações realizadas na primeira fase do laboratório, os pesquisadores estimaram o fluxo total de múons nas oito áreas experimentais da CJPL-II.
As previsões foram calculadas para os setores A1, A2, B1, B2, C1, C2, D1 e D2.
Entre esses espaços estão áreas associadas ao experimento PandaX, voltado à investigação de matéria escura; ao CDEX, que também busca sinais relacionados a esse tipo de matéria; ao JUNA, destinado a estudos de astrofísica nuclear; e ao futuro Experimento de Neutrinos de Jinping.
Conhecer o fluxo esperado permite dimensionar proteções, estimar ruídos e separar possíveis eventos físicos dos sinais provocados por partículas cósmicas.
O trabalho também calculou a energia média dos múons para cada área, parâmetro relacionado à produção de nêutrons quando essas partículas interagem com a rocha e com os componentes dos detectores.
A experiência não converte o laboratório em um scanner capaz de observar qualquer ponto do planeta.
Na prática, o conjunto funciona como um instrumento de muografia direcionado à cobertura rochosa ao redor de Jinping.
Ainda assim, a pesquisa testa o uso de partículas naturais para estudar estruturas geológicas de grande porte sem perfurar ou emitir radiação artificial.
Com detectores maiores e períodos mais longos de coleta, a técnica poderá ampliar a sensibilidade a diferenças de densidade, desde que os resultados sejam confirmados por novos estudos.
