Maior detector de matéria escura do mundo tem seu primeiro resultado
Por Daniele Cavalcante • Editado por Patricia Gnipper | •
Um novo detector de matéria escura passou 60 dias aguardando interações entre partículas hipotéticas conhecidas como WIMPs e um tanque de xenônio líquido puro. O objetivo é descobrir se as WIMPs são os componentes dessa matéria elusiva, e o estudo inicial parece estar no caminho certo.
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Ninguém sabe do que é feita a matéria escura e, ainda assim, ela compõe cerca de 83% de toda a matéria do universo. Infelizmente, ela não interage com a matéria comum por nenhum meio senão pela gravidade. Isso significa que não podemos vê-la ou detectá-la por nenhum instrumento atual, exceto medindo sua influência gravitacional nas galáxias.
Entender a matéria escura é uma chave importante para compreender o cosmos. Considerando que o universo está em expansão acelerada, por que as galáxias mantêm seus formatos, muitas delas em grupos bem unidos gravitacionalmente?
A resposta para essa e outras questões está na matéria escura, geralmente descrita como a “cola” que ajudou as galáxias a se formarem e as mantém coesas até hoje. Sem conhecer suas partículas e propriedades, a matéria escura parece apenas uma ideia vaga.
Se, por um lado, não é possível detectar a matéria escura pelos meios convencionais, por outro os cientistas podem teorizar sobre suas partículas formadoras e prever que tipo de detector poderia resolver o mistério. Entre as principais partículas hipotéticas que poderiam explicar a matéria escura estão WIMPs e áxions.
Essas duas partículas foram teorizadas com propriedades semelhantes às da própria matéria escura, ou seja, são indetectáveis e não interagem com a matéria comum. Mas essas hipóteses também fazem previsões, como uma possível — e muito rara — interação com alguns materiais, como xenônio líquido.
Assim, a colaboração LUX-ZEPLIN , ou LZ, construiu o maior detector de matéria escura já produzido até hoje, a 1.478 metros de profundidade no Sanford Underground Research Facility em Lead, Dakota do Sul. No centro do aparato, eles colocaram 10 toneladas de xenônio líquido.
Segundo a matemática que descreve os WIMPs, elas têm uma pequena chance de colidir com átomos de xenônio à medida que a matéria escura passa pelo detector. Se isso em algum momento acontecer, um flash de luz vai ser emitido no LZ, avisando os cientistas que talvez tenham finalmente detectado a matéria escura.
Para garantir que qualquer detecção não seja consequência de interações entre impurezas no detector, os pesquisadores usaram apenas materiais puros (ou o mais próximo disso possível), como o titânio mais limpo da Terra para construir o cilindro central que abriga o xenônio líquido.
Mesmo que seja teoricamente possível detectar alguma partícula WIMP neste detector, isso deve ocorrer raramente; portanto, é relativamente fácil separar as detecções reais dos alarmes falsos. Durante os 60 dias de operação, o LZ registrou cerca de cinco eventos por dia no detector — nenhum deles foi produzido por matéria escura.
Isso significa que a matéria escura é extremamente fugaz, já que o maior detector ainda não conseguiu encontrá-la. Isso não significa que o LZ fracassou: na verdade, ele já ajuda a dizer o que a matéria escura não é, definindo os limites de interação dos WIMPs com átomos “normais”.
Agora, a LZ segue operando e deve fornecer 15 vezes mais dados do que aqueles obtidos durante os 60 dias. Uma única interação de WIMP é tudo o que os astrônomos esperam encontrar para desvendar uma física completamente nova, ou, na pior das hipóteses, o modelo de WIMPs pode ser descartado.
Os resultados foram publicados na revista Physical Review Letter.
Fonte: Physical Review Letter; Via: The Conversation