Os cientistas do XENON1T, o detetor mais sensível de matéria escura do mundo, dizem ter obtido o melhor resultado de sempre neste campo, o que mostra que a poderosa máquina poderá ser uma boa esperança para identificar esta substancia misteriosa.
“O melhor resultado sobre matéria escura até agora – e acabámos de começar”. Foi assim que os cientistas por detrás do XENON1T, o detetor mais sensível de matéria escura do mundo, comentaram as conclusões de uma curta experiência de 30 dias.
A matéria escura é cinco vezes mais abundante do que a matéria regular no universo. Diversas medições astronómicas corroboram a sua existência, mas as interações das suas partículas com as da matéria comum são tão fracas que conseguiram escapar à detecção direta até aos dias que correm.
A Colaboração XENON é composta por 135 investigadores dos Estados Unidos, Alemanha, Itália, Suíça, Portugal, França, Holanda, Israel, Suécia e Emirados Árabes Unidos, e está a trabalhar no seu segundo detector, ainda mais sensível do que o primeiro. Com uma massa total de cerca de 3.200 quilos, é o maior deste género já construído.
O resultado de uma primeira experiência mostra que o dispositivo atingiu um nível muito baixo de radioatividade, muitas ordens de magnitude abaixo dos materiais circundantes na Terra. A combinação do seu tamanho significativamente maior com um nível muito inferior de radioatividade implica um excelente potencial de descoberta de matéria escura nos próximos anos.
Bem protegido
O detetor central do XENON1T, uma câmara com xenon líquido, não é visível. Fica dentro de um criostato no meio de um tanque de água, totalmente submerso, com o objetivo de protegê-lo tanto quanto possível da radioatividade natural da caverna italiana onde se encontra.
O criostato mantém o xenon a uma temperatura de -95°C sem congelar a água circundante. A montanha acima do laboratório protege ainda mais o detetor, evitando perturbações por raios cósmicos.
Mas proteger o XENON1T do mundo exterior não é suficiente, já que todos os materiais na Terra contêm minúsculos vestígios de radioatividade natural. Assim, foram tomadas todas as precauções para encontrar, selecionar e processar os materiais do detetor para alcançar o menor conteúdo radioativo possível.
Em busca de WIMPs
De acordo com os investigadores Laura Baudis, da Universidade de Zurique, e Manfred Lindner, do Instituto Max-Planck de Física Nuclear, essas medidas permitiram que o XENON1T alcançasse um “silêncio” recorde, o que é necessário para ouvir a “voz” muito fraca da matéria escura.
A interação de partículas em xenon líquido leva a pequenos flashes de luz. Isto é o que os cientistas estão a gravar e a estudar para inferir a posição e a energia da partícula WIMP, uma boa candidata para ser a matéria escura. A informação espacial permite aos investigadores selecionar interações que ocorrem no núcleo central do detetor.
Apesar da brevidade desta experiência científica, a sensibilidade do XENON1T já superou a de qualquer outra experiência no mesmo campo.
“Os WIMPs não apareceram nesta primeira pesquisa com o XENON1T, mas também não os esperávamos tão cedo”, disse Elena Aprile, professora da Universidade de Columbia e porta-voz do projeto. “A melhor notícia é que a experiência continua a acumular excelentes dados, o que nos permitirá testar muito em breve a hipótese WIMP como nunca foi feito antes”.
Uma nova fase para detetar a matéria escura acaba de começar com o XENON1T e “estamos orgulhosos de estar na vanguarda da corrida com este detetor surpreendente”, conclui a investigadora.
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