Um experimento no detector de matéria escura pode ter encontrado o ‘Santo Graal’: uma nova partícula que poderia derrubar as leis da física

Por , em 13.08.2020

Novo estudo ainda não revisado pelos pares, foi publicado no repositório arXiv. O artigo foi escrito por 163 cientistas de 11 países. Ele relata algo que, por enquanto, os pesquisadores chamam de “eventos em excesso”. Esses resultados ainda não são compreendidos completamente pelos envolvidos no experimento. O detector de matéria escura Xenon1T tem um histórico de observações interessantes da física. Ele está localizado no subsolo do Laboratório Nacional de Gran Sasso, na Itália.

Lá, no ano passado, foi observado o evento considerado pelos envolvidos como o mais raro já registrado: o decaimento radioativo de um átomo de xenônio-124. Mas os dados coletados em segundo plano pelo instrumento podem ter sido melhores. As medições em excesso não aparecem nas análises principais. O que deve estar relacionado a efeito não considerado anteriormente pelos pesquisadores.

detector materia escura

O Xenon1T se destina a procurar por matéria escura, mas no processo os pesquisadores perceberam que ele poderia ser utilizado para observar mais questões relacionadas à física. Assim, ao identificar as análises físicas que poderiam ser realizadas, os cientistas se depararam com esse excesso. O que pode ser explicado por alguma contaminação no experimento, ou ser o possível indício de uma nova física. Isso não significa que eles tenham encontrado matéria escura, mas é uma das possibilidades.

Resultados em excesso?

Os pesquisadores revisaram medições feitas pelo Xenon1T entre fevereiro de 2017 e fevereiro de 2018. Nesse processo, a equipe viu 285 eventos, enquanto o esperado era 247, no máximo. Os cientistas não sabem de onde veio esse excesso. Para essa questão, eles levantaram três possibilidades. A primeira é de que um isótopo raro de hidrogênio, o trítio, estaria presente podendo representar uma falha nos dados. A segunda é a existência de partícula teoricamente produzida no sol, áxion, que ainda não foi detectada. E por último, novas propriedades detectadas em neutrinos.

De fato o trítio parece se formar em experimentos de matéria escura semelhantes, no subsolo, mas sua concentração não pode ser medida no ensaio. O cálculo dos pesquisadores sugere que o trítio seria muito pequeno para ser responsável pelo excesso de energia.

Para os autores do estudo, o que mais se adéqua aos dados é a hipótese dos áxions solares. Essa partícula hipotética gerada no núcleo do Sol com baixa massa poderia ajudar a explicar a matéria escura. Embora o excesso de energia pareça apontar nessa direção, os pesquisadores não podem afirmar com certeza que essa partícula seja a responsável.

O detector de matéria escura

Xenon1T detector de materia escura

O experimento Xenon1T conta com um tanque cilíndrico preenchido com 3 toneladas de xenônio liquefeito ultrapuro resfriado a menos 95 graus Celsius. Devido à profundidade de sua localização subterrânea, qualquer interferência radioativa que poderia alterar as medições de matéria escura é bloqueada. Nós sabemos que a matéria escura existe por causa dos efeitos que tem na matéria visível. Mas não se sabe exatamente o que é a matéria escura ou de quais partículas é feita.

O detector Xenon1T foi desativado em dezembro de 2018 e está em processo para receber melhorias. Ele conterá mais xenônio e ambiente menos radioativo para melhorar a sensibilidade. Os pesquisadores acreditam que isso ajudará a distinguir um pouco melhor os resultados e encontrar respostas mais definitivas. Há uma pequena chance de confirmação desses resultados como nova física, além do modelo padrão. Os cientistas estão cautelosos e esperam, com as alterações no detector, confirmar a origem do excesso observado. [CNET, Purdue University]

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