O detector de matéria negra LUX encerra sua busca; novo equipamento será inaugurado em 2020

O detector de matéria escura Large Underground Xenon (LUX) acaba de completar sua busca silenciosa pela matéria escura do universo. A novidade foi anunciada na conferência interacional de matéria negra, que acontece no Reino Unido.

Os pesquisadores envolvidos no projeto revelaram os resultados do trabalho realizado entre outubro de 2014 e maio de 2016.

  • Quer lembrar o que é a partícula escura? Confira este divertido vídeo:
    https://www.youtube.com/watch?v=QAa2O_8wBUQ

Em todo este tempo, o detector não conseguiu registrar a presença de nenhuma partícula de matéria escura. A boa notícia, porém, é que o equipamento acabou se mostrando mais sensível do que os cientistas haviam esperado, mas isto não foi suficiente para encontrar o que estavam procurando. Segundo eles, se qualquer partícula desse tipo tivesse interagido com o LUX, ela seria detectada.

Isso permitiu que eles eliminassem com muita confiança vários modelos de partículas escuras, oferecendo informações importantes para as próximas pesquisas e experimentos sobre as partículas.

“O LUX mostrou a melhor sensibilidade de busca do mundo desde sua inauguração, em 2013”, disse Rick Gaitskell, professor de física da Universidade Brown (EUA). “Com esse resultado final na busca entre os anos de 2014 e 2016, cientistas do LUX Collaboration elevaram a sensibilidade de instrumentos para um nível que é quatro vezes melhor do que o objetivo do projeto original. Teria sido maravilhoso se a sensibilidade melhorada tivesse também revelado sinal de matéria negra”.

Acredita-se que a matéria negra tenha mais de 80% da massa do universo. Cientistas estão confiantes de sua existência porque os efeitos de sua gravidade podem ser observados na rotação das galáxias e na forma com que a luz se dobra quando viaja pelo universo, mas experimentos ainda têm que detectar esse tipo de partícula.

Partículas massivas que interagem fracamente

O experimento LUX foi projetado para procurar por partículas massivas que interagem fracamente (WIMP, na sigla em inglês), o principal candidato à matéria escura. Se a hipótese do WIMP estiver correta, bilhões dessas partículas passam pela sua mão a cada segundo. Elas também passam por todo o planeta e em tudo nele. Mas a interação dessas partículas é tão fraca com a matéria comum que ela acontece sem ser percebida.

O LUX opera 1,6 km abaixo da superfície, na Instalação Subterrânea de Pesquisa Sanford, na região montanhosa do oeste do estado americano Dakota do Sul. Ele conta com 330 quilos de xenônio líquido cercado de sensores poderosos que detectam qualquer mínimo flash de luz ou carga elétrica que seriam emitidos se um WIMP colidisse com um átomo do xenônio.

Sua localização é especial: a grossa camada de rochas acima dele e o tanque de quase 300 mil litros de água em que está mergulhado ajudam a bloquear qualquer raio cósmico ou outra radiação que poderia interferir no sinal da matéria negra.

Em 20 meses de estudo, 0.5 milhão de gigabytes de informação foram armazenados no Centro de Computação e Visualização da Universidade Brown pelo Laboratório Nacional Lawrence Berkeley.

A missão continua

Enquanto o experimento eliminou várias hipóteses e estudos sobre os WIMPs, o modelo do próprio WIMP continua “vivo e viável”, garante Gaitskell. “Vimos isso como uma corrida entre Davi e Golias entre nós e o Grande Colisor de Hádrons (LHC) em Geneva. O LUX correu nos últimos três anos para conseguir a primeira evidência de sinal de matéria negra. Agora precisamos esperar para ver se a corrida do LHC deste ano vai mostrar essa evidência ou se a descoberta vai acontecer na próxima geração de grandes detectores diretos”, afirmou ele.

Um desses experimentos da próxima geração será o LUX-ZEPLIN, que substituirá o LUX na Instalação de Sanford. O LUX-ZEPLIN terá 10 toneladas de xenônio líquido, que ficará no mesmo tanque de 300 mil litros de água utilizado pelo LUX. Assim, quando começar a funcionar em 2020, ele deve ser 70 vezes mais sensível que o LUX.

Nos próximos meses os pesquisadores envolvidos no projeto LUX devem continuar analisando os dados coletados, na esperança de ajudar estudos futuros. [Phys.org]

Veja como o LUX foi transportado para sua localização subterrânea:

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