Experimento com a detecção de matéria escura registra “sinais inexplicáveis” – 18/06/2020

A matéria escura, que representa cerca de 85% da massa do universo, é um mistério: sabemos que existe, mas ainda não descobrimos do que é feita. O Xenon1T, o equipamento mais sensível já desenvolvido para detectar fenômenos, registrou uma série de eventos inexplicáveis ​​que animaram a comunidade científica – e pode até servir para iluminar a natureza da matéria escura.

Antes de falarmos sobre experiência, precisamos entender um pouco sobre o que sabemos sobre a matéria escura. É isso que cria a gravidade extra que é observada no espaço e não interage com a matéria comum formada por átomos e moléculas. Sabemos apenas que ele existe por causa de sua ação gravitacional em corpos celestes visíveis – por exemplo, estrelas e galáxias.

O Xenon1T estava em operação entre 2016 e 2018 no porão do Laboratório Nacional Gran Sasso, na Itália. É um tanque com 3,2 toneladas de xenônio ultrapuro liquefeito, que serve como alvo para interações entre átomos de xenônio e partículas que passam por ele. Ele foi projetado para procurar partículas supostamente pesadas de matéria escura chamadas WIMP – a abreviação em inglês para partículas interativamente fracamente massivas.

Como a pesquisa WIMP não progrediu, os cientistas perceberam que poderiam usar o experimento para procurar outros tipos de partículas desconhecidas que poderiam passar pelo detector. Eles trataram a observação do “tempo de inatividade eletrônico” como ruído do experimento, talvez causado por outras fontes, como isótopos de chumbo radioativo e criptônio.

Mas, em uma análise mais aprofundada do experimento, eles perceberam que das 232 falhas esperadas pelo consórcio Xenon, 285 emergiram – ou seja, 53 com uma fonte de energia inexplicável.

“A grande maioria desses sinais (mais de 99,9%) é causada por radiação de origem conhecida, o que permite que os cientistas calculem o número de eventos esperados com grande precisão. Também aqui foram registrados 22,8% a mais de eventos do que o previsto”. , explica José Matias-Lopes, pesquisador do Laboratório de Instrumentação, Engenharia Biomédica e Física Aeroespacial da Universidade de Coimbra.

Sua primeira teoria é que isso pode indicar a existência de outra partícula não descoberta, denominada topo solar, supostamente produzido dentro do Sol. Sua existência provaria uma nova classe de partículas. Seguindo essa teoria, outros tipos de axia criados no universo primitivo seriam parte integrante da matéria escura.

Além do axion, existem outras duas hipóteses sobre a natureza da descoberta. Uma é que seria novo momento magnético dos neutrinos, partículas subatômicas que interagem com outras pessoas através da gravidade.

Esse achado também seria relevante porque o índice do momento magnético detectado deve ser maior que o valor previsto nas teorias. que apontaria para “nova física fora do modelo padrão”, de acordo com Peter Graham, físico de partículas da Universidade de Stanford, no site da Quanta.

A terceira hipótese para um número maior de eventos refere-se à presença trítio, um isótopo radioativo raro de hidrogênio, que pode ser encontrado em um tanque de xenônio e seu decaimento radioativo, forma esses resíduos eletrônicos. Embora menos emocionante, essa ideia “não pode ser confirmada ou descartada”, afirmou a equipe do Xenon1T em seu artigo.

Os cientistas substituirão o projeto por um sistema de detecção ainda mais sensível, o XenonnT, que deve chegar ao ar no verão. Esse novo sistema será preenchido com seis toneladas de xenônio ultrapuro liquefeito. Os cientistas esperam ter confirmação da origem da mistura excessiva observada no Xenon1T em dois ou três meses.

“Estão chegando tempos de grandes progressos e descobertas que levam a grandes avanços em direção ao conhecimento da humanidade”, diz o consórcio.

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