Cientistas detectam possível rastro de matéria escura com detectores nos EUA
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Aaj Tak
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Cientistas detectam possível rastro de matéria escura com detectores nos EUA

Os cientistas conseguiram obter uma pista importante na busca pela matéria escura — um dos maiores mistérios do Universo. Um detector especial instalado em um laboratório localizado a cerca de uma milha sob o solo nos Estados Unidos registrou uma partícula misteriosa. Embora esta partícula possa estar relacionada à matéria escura, os cientistas ainda não consideram isso uma descoberta definitiva.

Este sinal foi registrado no detector LZ. Durante dois anos, cerca de 250 cientistas e engenheiros analisaram os dados obtidos. Esses pesquisadores representam 39 instituições de seis países diferentes. Durante a análise, foi detectada uma partícula que colidiu com um átomo. Os cientistas sugerem que pode ser uma WIMP (partícula massiva de interação fraca), considerada um candidato provável para a matéria escura.

Este detector está localizado na instalação de pesquisa subterrânea de Sanford, no Dakota do Sul, EUA. O laboratório fica a cerca de uma milha de profundidade sob a superfície da Terra. A localização do detector nessa profundidade reduz a influência de outras partículas vindas de cima, permitindo que os cientistas captem sinais extremamente fracos.

O detector LZ é projetado para registrar a interação de partículas extremamente pequenas. Em termos simples, ele tenta capturar um sinal minúsculo que surge quando uma partícula de matéria escura colide com um átomo.

No momento, afirmar uma descoberta é prematuro. Os cientistas registraram apenas um incidente que pode estar relacionado à matéria escura. Um único caso não é suficiente para provar que se trata especificamente de matéria escura. Este sinal recebeu uma classificação de 2,6 sigma, o que ajuda a entender a confiabilidade do resultado.

Para reconhecer uma grande descoberta científica, geralmente é necessário um nível de 5 Sigma. Portanto, o sinal obtido necessita de confirmações adicionais. O Professor Rick Gatskell da Universidade Brown também observou que a equipe não está anunciando a descoberta da matéria escura; segundo ele, eles viram algo interessante, mas mais pesquisas são necessárias para uma compreensão completa.

A matéria escura é uma substância que não pode ser vista diretamente. Ela não emite nem reflete luz da maneira usual, o que torna a observação direta extremamente difícil. No entanto, os cientistas acreditam que a matéria escura existe porque sua gravidade afeta outros objetos. Estima-se que a matéria escura possa constituir cerca de 85% de toda a matéria no Universo. Apesar desse volume enorme, os cientistas ainda não conseguiram capturar nenhuma partícula de matéria escura, tornando este sinal recente muito significativo.

Os cientistas também realizaram verificações para excluir a possibilidade de que o sinal pudesse ter surgido por qualquer outra razão. Segundo o Professor Henning Fletcher da Universidade de Bristol, a equipe dedicou muito tempo à busca por explicações alternativas. Até agora, eles não conseguiram encontrar uma causa que possa explicar completamente essa anomalia.

Agora, os cientistas continuarão a estudar os dados adicionais provenientes do detector LZ. Se sinais semelhantes aparecerem no futuro e seus indicadores estatísticos atingirem o nível de 5 sigma, isso pode fortalecer a alegação da descoberta da matéria escura. No momento, os cientistas não descobriram a própria matéria escura, mas apenas seu rastro potencial, e apenas mais pesquisas determinarão se foi realmente matéria escura ou um evento relacionado a outra partícula.

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Cientistas registraram um evento que pode contribuir para a busca pela matéria escura. Este sinal foi captado no experimento LUX-ZEPLIN (LZ), instalado a uma profundidade de 1,6 km sob o solo em uma antiga mina de ouro no Dakota do Sul, EUA.

O comportamento observado corresponde a uma interação que envolve a partícula WIMP e o átomo de xenônio. No entanto, há um obstáculo: foi apenas um evento isolado. Portanto, os pesquisadores ainda não consideram este resultado uma detecção de matéria escura.

O experimento LZ foi projetado para identificar interações extremamente raras entre as partículas hipotéticas de matéria escura e a matéria comum. Dentro do equipamento, há 10 toneladas de xenônio líquido.

Se um WIMP colide com o núcleo de um átomo de xenônio, a colisão pode causar um lampejo quase imperceptível de luz ultravioleta. O impacto também provoca um pequeno deslocamento do núcleo, chamado recuo nuclear. Foi exatamente esse tipo de interação que apareceu nos dados obtidos.

O resultado foi apresentado em uma conferência científica no Japão e descrito em um estudo submetido à revista Physical Review Letters.

Principais conclusões do estudo

Sam Eriksen, físico de partículas da Universidade de Bristol, no Reino Unido, e autor principal do estudo, caracterizou este resultado como uma hipótese importante. Ele observou: "Observamos algo interessante que queremos compartilhar com a comunidade científica para obter suas opiniões".

Tudo o que podemos observar diretamente — de estrelas e planetas a pessoas — pertence à matéria comum. Ela constitui cerca de 15% de toda a matéria no Universo. A maior parte, por outro lado, é composta por matéria escura. Ela não emite nem reflete luz, o que torna impossível sua observação direta. No entanto, sua presença se manifesta em efeitos gravitacionais que afetam galáxias e aglomerados de galáxias.

Uma das hipóteses sugere que a matéria escura se formou a partir de partículas surgidas no início do Universo. Os WIMPs estão entre os candidatos investigados.

Os cientistas procuram sinais deste componente cósmico por vários caminhos. Como apenas um evento foi registrado, isso é insuficiente para atingir o nível estatístico necessário para confirmar a descoberta. Agora, os pesquisadores precisam verificar se o sinal tem outra origem.

Necessidade de cautela

Eriksen enfatizou: "Não queremos apressar as coisas com um único evento. Não estamos afirmando ter descoberto matéria escura". A astrofísica Alvine Kamaha, da UCLA, coautora do estudo, também salientou a necessidade de extrema cautela: "Podemos estar observando algo extraordinário, mas precisamos ser extremamente rigorosos antes de tirar tal conclusão".

Assim, este resultado não resolve o mistério da matéria escura. Ele apenas adiciona um evento incomum aos dados do LZ, e análises futuras determinarão se há algo realmente novo por trás desse sinal.

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