Cientistas fizeram uma possível descoberta na pesquisa da matéria escura, observando-os durante uma cerca de uma milha e meio experimento abaixo do solo, no estado norte-americano de Dakota do Sul, embora não tenham chegado à afirmação de que finalmente detectaram esse componente cósmico.
Os pesquisadores descreveram uma interação de partículas registradas no Sanford Underground Research Facility, construída em uma antiga mina de ouro, que pode ter envolvido uma partícula hipotética chamada WIMP, abreviação em inglês para “partícula massiva de interação fraca”. Essa é uma das propostas para ser uma partícula de matéria escura.
A matéria comum compõe estrelas, planetas, pessoas e tudo o mais que podemos ver. Mas ela representa apenas cerca de 15% de toda a matéria do universo. Acredita-se que o restante seja matéria escura, que não emite nem reflete luz, tornando-a invisível ao olho humano e aos telescópios. Mas os cientistas estão confiantes de que a matéria escura existe devido aos seus efeitos gravitacionais nas escalas galácticas.
O físico de partículas Sam Eriksen, da Universidade de Bristol, na Inglaterra, autor principal de um estudo que descreve o trabalho, afirmou que isso “pode ser o primeiro apelo de uma observação da matéria escura”.
Acredita-se que a matéria escura interaja apenas muito raramente com a matéria comum. O experimento LUX-ZEPLIN, ou LZ, em andamento, no qual a observação ocorreu, foi projetado para detectar tais interações e está otimizado para buscar WIMPs.
A pesquisa utilizou 10 toneladas do elemento químico xenônio na forma líquida dentro de um detector, um grande recipiente cilíndrico, que é administrado pelo Laboratório Nacional Lawrence Berkeley, do Departamento de Energia dos Estados Unidos.
Os pesquisadores estão buscando uma matéria escura que se espalhe ao colidir com átomos de xenônio. Quando uma partícula se espalha, eles observam flashes de luz, e as propriedades desses flashes revelam que tipo de partícula interagiu com o xenônio.
Em um anúncio feito nesta terça-feira durante uma conferência científica no Japão e descrito no estudo enviado à revista Physical Review Letters, os cientistas relataram a detecção de uma interação entre um átomo de xenônio e outra partícula que pareceu ocorrer da maneira prevista para um WIMP.
Os pesquisadores afirmaram que o que pode ter sido observado foi um WIMP colidindo com o núcleo de um átomo de xenônio, transferindo uma pequena quantidade de energia que produziu um fraco clarão de luz ultravioleta, detectado no experimento. E a questão fez com que o núcleo do átomo de xenônio fosse impulsionado para frente, no que é chamado de resgate nuclear.
“Apenas um evento”
Embora os pesquisadores tenham afirmado que a interação ocorreu da maneira que esperariam de um WIMP, eles alertaram que a observação ainda não atingiu o limiar estatístico necessário para afirmar a descoberta da matéria escura.
“É importante ressaltar que, como se trata de apenas um único evento, não estamos afirmando que se trata de matéria escura”, disse Eriksen.
Os pesquisadores estão trabalhando para descartar outras explicações.
“Podemos estar diante de algo extraordinário, mas precisamos ser especificações específicas antes de chegar a essa conclusão”, disse Alvine Kamaha, astrofísica da UCLA e coautora do estudo.
Os cientistas não têm certeza da natureza da matéria escura, assim como não têm certeza sobre a natureza da misteriosa força cósmica chamada energia escura.
“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”, disse Kamaha.
Uma das principais hipóteses é que a matéria escura seja composta por um tipo de partícula produzida no início do universo e ainda presente hoje.
“Quando observamos galáxias e aglomerados de galáxias, percebemos que elas se comportam como se contivessem muito mais massa do que a matéria que podemos ver. Portanto, embora não esperemos ver a própria matéria escura, podemos observar o que sua gravidade provoca”, disse Kamaha.
“Você pode pensar na matéria escura como a ‘cola cósmica’ que ajudou a possibilitar a formação de galáxias como a nossa Via Láctea. Sem a matéria escura, o universo teria evoluído de maneira muito diferente, e as estruturas que eventualmente levaram ao nosso sistema solar talvez não precisem se formar da mesma forma”, disse Kamaha.
Os cientistas estão buscando a matéria escura de várias maneiras.
“Estudamos seus efeitos gravitacionais nas galáxias e no universo. Tentamos produzir partículas de matéria escura em aceleradores de partículas. E realizamos a detecção direta por meio de experimentos enterrados nas profundezas do subsolo, como o LZ, para examinar-los dos raios cósmicos e de outras fontes de ruído de fundo, enquanto procuramos pela ocorrência extremamente rara em que uma partícula de matéria escura interage com a matéria comum”, disse Kamaha.