Masatoshi Koshiba: O homem que ouviu uma estrela morrer

Um tanque de água ultrapura enterrado profundamente em uma mina japonesa, construído para observar o decaimento de prótons, captou algo completamente diferente: um punhado de partículas fantasma chegando de uma estrela em explosão na Grande Nuvem de Magalhães. Naquele instante em 1987, a astronomia adquiriu um segundo sentido. Pela primeira vez, um evento cósmico foi observado por algo além da luz, e a astronomia de neutrinos passou a existir. O físico que insistiu que o detector fosse construído daquela maneira tinha, quando estudante, estado quase no fim de sua turma.

Primeiros anos

Koshiba nasceu em 19 de setembro de 1926 em Toyohashi, filho de Toshio, um oficial militar, e Hayako Koshiba. Sua mãe morreu quando ele tinha três anos e seu pai casou-se com a irmã mais velha dela. Ele cresceu em Yokosuka e frequentou o ensino médio em Tóquio. Sua primeira paixão foi a literatura alemã, não a física; ele mudou de área, segundo suas próprias palavras, em resposta aos comentários desencorajadores de um professor — um ato de despeito que redirecionou uma carreira. Na Primeira Escola Superior, ele teve dificuldades acadêmicas suficientes para precisar de aulas particulares de seu colega de quarto, Kozo Kuchitsu.

Formação

Ele se formou na Universidade de Tóquio em 1951 e foi para os Estados Unidos como bolsista Fulbright, obtendo seu doutorado em física na Universidade de Rochester em 1955. Seguiu-se uma associação de pesquisa na Universidade de Chicago de 1955 a 1958, e de 1959 a 1962 ele atuou como diretor interino do Laboratório de Física de Altas Energias e Radiação Cósmica de Chicago. Seu mentor no Japão foi Sin-Itiro Tomonaga, ele próprio um ganhador do Nobel, que também atuou como casamenteiro para o casamento de Koshiba. Ele se casou com Kyoko Kato, curadora de museu de arte, no final da década de 1950; eles tiveram um filho e uma filha.

Ele retornou à Universidade de Tóquio como professor associado no Instituto de Estudos Nucleares em 1958, tornou-se professor titular em 1970 e tornou-se emérito em 1987. Depois, lecionou na Universidade Tokai de 1987 a 1997 e mais tarde serviu como conselheiro sênior do Centro Internacional de Física de Partículas Elementares.

Kamiokande

O detector que Koshiba projetou com Masayuki Nakahata e Atsuto Suzuki tinha como objetivo responder a uma pergunta diferente: se os prótons decaem, como algumas teorias de grande unificação previam. O Kamiokande nunca viu um próton morrer. O que ele pôde fazer, uma vez adaptado, foi registrar neutrinos — partículas que interagem tão fracamente que trilhões passam pelo corpo humano a cada segundo sem efeito, e que, portanto, exigem milhares de toneladas de água blindada e um exército de tubos fotomultiplicadores para capturar até mesmo alguns poucos.

Ele confirmou que os neutrinos são gerados pela fusão nuclear no Sol, o que foi uma observação direta do processo que alimenta a estrela. Ele também contou menos deles do que a teoria solar exigia. Esse déficit — o problema dos neutrinos solares — tornou-se uma das anomalias mais agudas da física: ou o modelo do Sol estava errado, ou algo acontecia com os neutrinos no caminho.

Supernova 1987A

Então, em 1987, uma estrela explodiu na Grande Nuvem de Magalhães e o Kamiokande registrou seus neutrinos. A importância é difícil de exagerar. Cada observação anterior do universo havia sido feita com radiação eletromagnética. Aqui estava uma morte estelar violenta relatada por partículas que haviam saído do próprio núcleo em colapso, carregando informações que nenhum fóton poderia entregar. A astronomia de neutrinos começou com aquela detecção.

Super-Kamiokande

Um sucessor maior, o Super-Kamiokande, entrou em operação em 1996 e resolveu a questão dos neutrinos solares. Ele demonstrou a oscilação de neutrinos — que os neutrinos mudam entre seus três tipos em voo. O Sol estava produzindo exatamente tantos quanto a teoria dizia; detectores anteriores simplesmente tinham sido cegos às variedades nas quais eles haviam se transformado no caminho. Como apenas partículas com massa podem oscilar, o resultado derrubou a suposição vigente de que o neutrino não tem massa e forçou uma revisão do Modelo Padrão.

Reconhecimento

As honrarias chegaram constantemente: a Ordem do Mérito da República Federal da Alemanha em 1985, os prêmios Asahi e Nishina Memorial em 1987, o Prêmio da Academia do Japão em 1989, o Prêmio Humboldt e a Ordem da Cultura do Japão em 1997, o Prêmio Wolf de Física em 2000. Em 2002, ele compartilhou o Prêmio Nobel de Física com Raymond Davis Jr. e Riccardo Giacconi "por contribuições pioneiras à astrofísica, em particular pela detecção de neutrinos cósmicos", juntamente com o Prêmio Panofsky naquele ano e a Medalha Benjamin Franklin em 2003. No dia seguinte ao anúncio de seu Nobel, o químico Koichi Tanaka ganhou o prêmio de Química — o intervalo mais curto já registrado entre prêmios Nobel para receptores japoneses.

Ele foi nomeado cidadão honorário de Suginami em 2002 e de Tóquio em 2003, eleito membro da Sociedade Americana de Física e recebeu o Grande Cordão da Ordem do Sol Nascente em 2003. O Koshiba Hall foi inaugurado na Universidade de Tóquio em 2005, e o Prêmio Koshiba foi criado em 2003.

Anos posteriores

A confiança de Koshiba em seus alunos era famosa e específica. "Entre os discípulos que herdaram meu trabalho, dois são dignos de receber o Prêmio Nobel", disse ele, referindo-se a Yoji Totsuka e Takaaki Kajita. Kajita recebeu o prêmio de física em 2015 pelo trabalho sobre oscilações; Totsuka não viveu para receber um, e em 2010 Koshiba estabeleceu um prêmio em seu nome. Na aposentadoria, ele ouvia Mozart e jogava videogames com entusiasmo sem constrangimento, chamando a si mesmo de o jogador mais velho do mundo e nomeando Final Fantasy como seu favorito. Ele morreu no Hospital Edogawa em Tóquio em 12 de novembro de 2020, aos noventa e quatro anos.

Por que Koshiba importa

Ele converteu um experimento que falhou em seu objetivo declarado em uma maneira totalmente nova de olhar para o universo. O Kamiokande e seu sucessor transformaram o neutrino de um incômodo teórico em um instrumento astronômico, deram aos físicos a primeira evidência sólida de que os neutrinos têm massa e colocaram uma rachadura no Modelo Padrão que ainda não foi reparada. O estudante de literatura alemã que recebia aulas particulares de seu colega de quarto acabou ensinando o mundo a observar as estrelas com algo além da luz.