Cientistas registram 1º sinal que pode indicar existência de matéria escura

Cientistas podem ter dado um passo importante na busca pela matéria escura, um dos maiores mistérios do Universo. Pesquisadores identificaram uma interação de partículas em um experimento instalado a cerca de 1,5 quilômetro abaixo da superfície, em uma antiga mina de ouro na Dakota do Sul, nos Estados Unidos.

Apesar da descoberta, a equipe ainda não afirma ter detectado diretamente a matéria escura. O registro pode estar relacionado a uma partícula hipotética conhecida como WIMP, sigla em inglês para “partícula massiva de interação fraca”. Essa é uma das principais candidatas a explicar a composição da matéria escura.

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O evento foi observado pelo LUX-ZEPLIN (LZ), experimento desenvolvido justamente para procurar sinais dessas partículas. Os resultados foram apresentados nesta terça-feira durante uma conferência científica no Japão e também descritos em um estudo enviado à revista Physical Review Letters.

Como o experimento procura a matéria escura

A matéria comum, formada por estrelas, planetas, seres humanos e tudo aquilo que pode ser observado diretamente, representa apenas uma parcela da matéria existente no Universo. A maior parte seria composta por matéria escura, que não emite nem reflete luz e, por isso, não pode ser observada diretamente por telescópios.

Sua existência, porém, é sustentada pelos efeitos gravitacionais que provoca em grandes estruturas cósmicas, como galáxias e aglomerados de galáxias.

O detector LZ utiliza 10 toneladas de xenônio líquido, armazenadas em um grande recipiente cilíndrico. A estrutura é administrada pelo Laboratório Nacional Lawrence Berkeley, ligado ao Departamento de Energia dos Estados Unidos.

A expectativa é que uma eventual partícula de matéria escura colida com um átomo de xenônio. Quando isso acontece, a interação pode produzir pequenos flashes de luz. A intensidade e outras características desses sinais ajudam os pesquisadores a determinar qual tipo de partícula pode ter provocado o evento.

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Sinal chamou atenção dos pesquisadores

Durante a análise, a equipe identificou uma interação entre um átomo de xenônio e outra partícula que apresentou características compatíveis com o comportamento esperado de um WIMP.

A hipótese é que uma dessas partículas tenha colidido com o núcleo de um átomo de xenônio, transferindo uma pequena quantidade de energia. A interação teria produzido um fraco sinal de luz ultravioleta, registrado pelo detector, além de provocar um recuo do núcleo do átomo.

Para Sam Eriksen, físico de partículas da Universidade de Bristol, na Inglaterra, e principal autor do estudo, o resultado pode representar um primeiro indício de uma observação relacionada à matéria escura.

Um único evento ainda não é suficiente

Apesar de o sinal apresentar características esperadas para uma interação com um WIMP, os pesquisadores reforçam que o resultado ainda não alcançou o nível estatístico necessário para confirmar uma descoberta.

O principal motivo é que apenas um evento foi registrado.

“É importante ressaltar que, como se trata de apenas um único evento, não estamos afirmando que se trata de matéria escura”, afirmou Eriksen.

A equipe agora trabalha para eliminar outras possíveis explicações para o sinal identificado. Segundo Alvine Kamaha, astrofísica da Universidade da Califórnia em Los Angeles (UCLA) e coautora do estudo, é necessário reunir evidências adicionais antes de considerar a hipótese extraordinária.

O que pode ser a matéria escura?

A natureza da matéria escura continua desconhecida. Uma das principais teorias é que ela seja formada por partículas que surgiram nos primeiros momentos do Universo e permanecem presentes até hoje.

Os cientistas acreditam que essas partículas interagem muito raramente com a matéria comum. Por isso, mesmo que enormes quantidades delas atravessem a Terra constantemente, seria extremamente difícil registrar uma colisão.

“Pode haver milhões de partículas de matéria escura passando por nossos corpos a cada segundo e, ainda assim, quase nenhuma delas jamais interagirá com um átomo em nossos corpos”, explicou Kamaha.

A existência da matéria escura é inferida principalmente por seus efeitos gravitacionais. Ao observar o comportamento de galáxias e aglomerados, os pesquisadores identificam movimentos que não podem ser explicados apenas pela quantidade de matéria visível.

“Embora não esperemos ver a própria matéria escura, podemos observar o que sua gravidade provoca”, afirmou a pesquisadora.

Assim, o novo registro representa uma pista relevante, mas ainda está longe de confirmar definitivamente a identidade da matéria escura. Novos dados do experimento LZ serão necessários para determinar se o sinal foi realmente provocado por um WIMP ou por algum outro fenômeno.