O detector XENON1T, a maior busca por matéria escura "pesada", descartou a existência de formas claras de matéria escura e "apalpou" os primeiros indícios da existência de partículas inesperadamente pesadas dessa substância misteriosa, disseram os participantes do projeto em uma entrevista coletiva no laboratório italiano de Gran Sasso.
“Até agora, apenas uma coisa pode ser dita - esta maldita partícula ainda está se escondendo de nós. Por um lado, não encontramos vestígios de sua existência na faixa de massa de até 200 GeV. Por outro lado, nossos modelos não excluem a existência de WIMPs mais pesados. Temos até dicas disso nos dados, embora sua significância estatística seja pequena - apenas um sigma, e eu gostaria de acreditar que isso não é um acidente”, disse Elena Aprile, representante oficial da colaboração XENON1T.
O mundo atrás de uma tela escura
Por muito tempo, os cientistas acreditaram que o universo consiste na matéria que vemos e que forma a base de todas as estrelas, buracos negros, nebulosas, aglomerados de poeira e planetas. Mas as primeiras observações da velocidade de movimento das estrelas em galáxias próximas mostraram que as estrelas em seus arredores se movem a uma velocidade impossivelmente alta, que era cerca de 10 vezes maior do que os cálculos baseados nas massas de todas as estrelas nelas mostravam.
A razão para isso, segundo os cientistas de hoje, foi a chamada matéria escura - uma substância misteriosa, que responde por cerca de 75% da massa da matéria no Universo. Normalmente, cada galáxia tem cerca de 8 a 10 vezes mais matéria escura do que sua prima visível, e essa matéria escura mantém as estrelas no lugar e as impede de se espalharem.
Hoje, quase todos os cientistas estão convencidos da existência da matéria escura, mas suas propriedades, além de sua óbvia influência gravitacional sobre galáxias e aglomerados de galáxias, permanecem um mistério e um assunto de controvérsia entre astrofísicos e cosmologistas. Por muito tempo, os cientistas presumiram que ele era composto de partículas superpesadas e "frias" - "fracos", que não se manifestam de nenhuma forma, exceto para atrair aglomerados visíveis de matéria.
Os cientistas estão tentando encontrar essas partículas hoje usando detectores subterrâneos gigantes cheios de xenônio absolutamente puro. Os núcleos dos átomos de gases nobres, como previamente presumidos pelos cientistas, tinham que interagir com os "WIMPs" de uma forma especial, o que poderia ser detectado pela observação de flashes de luz dentro do xenônio liquefeito.
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Nas últimas duas décadas, os cientistas criaram cerca de uma dúzia desses detectores com volume e massa crescentes, nenhum dos quais foi capaz de detectar traços de interações xenônio-WIMP. Esperanças particulares foram depositadas no projeto XENON1T - um detector construído no laboratório italiano de Gran Sasso em 2014 e contendo um recorde de 3,5 toneladas de xenônio, que é cerca de 10 vezes a massa de todos os seus concorrentes.
A chave do universo
Os primeiros resultados, apresentados pela equipe XENON1T em novembro do ano passado, voltaram a ser "zero" - uma equipe de mais de cem físicos de 21 países do mundo não conseguiu encontrar nenhum traço significativo da existência de "WIMPs" em uma ampla gama de massas e energias.
Aprile e seus colegas apresentaram hoje os resultados de uma análise do conjunto de dados completo, que confirmou amplamente suas descobertas preliminares, com algumas pequenas exceções. Como observam os cientistas, eles conseguiram excluir a possibilidade da existência de "WIMPs" leves com massas de 6 a 30 GeV, e praticamente zero as chances de detectar partículas com massa de até 200 GeV.
Por outro lado, os dados que coletaram não contradizem e, segundo a própria Aprile, indicam que as partículas de matéria escura na verdade têm uma massa muito maior do que os físicos presumiam anteriormente.
“Nossa tarefa agora é muito simples - só precisamos continuar observando e, ao mesmo tempo, diminuir o nível de ruído e aumentar a sensibilidade. Ao que me parece, ou poderemos ir aos VIMPs após a próxima atualização dos detectores, ou enfim encerraremos a questão da existência deles”, continua o físico.
Segundo ela, os participantes do XENON1T já estão montando uma nova versão do detector, cuja massa de xenônio será aumentada para quatro toneladas, e o nível de interferência será reduzido em pelo menos 10 vezes. Sua instalação será concluída neste ano, e ele receberá os primeiros dados científicos em meados de 2019.
