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Física & Química

Físicos detectam interações estranhas em partículas ao observarem matéria escura

Em Gran Sasso, Itália, pesquisadores faziam a mais sensível observação de matéria escura no mundo. No entanto, uma pequena surpresa ocorreu.

(Créditos da imagem: XENON1T Dark Matter Experiment)

Pesquisadores observavam matéria escura nas montanhas italianas de Gran Sasso, com o equipamento mais sensível do mundo quando uma pequena surpresa ocorreu.

A matéria escura recebe esse nome porque sabemos muito pouco sobre ela, e não a enxergamos diretamente – é invisível pela luz; é chamamos de matéria por exercer gravidade, mas ela não é exatamente matéria.

Por não ser realmente uma matéria propriamente dita, ela praticamente não interage com a matéria bariônica (a matéria comum), a não ser pela gravidade, que é por onde a detectamos.

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A surpresa ocorrida foi a detecção, nessa observação, de um maior número de interações com a matéria bariônica do que era esperado pelo modelo padrão da física de partículas.

Entre fevereiro de 2017 e fevereiro de 2018, o XENON1T Dark Matter Experiment deveria ter identificado 232 eventos de baixa energia, com uma margem de erro de 15 para mais ou para menos.

Experimento do XENON1T para observação de matéria escura.
Equipamento do experimento. (Créditos da imagem: XENON1T Dark Matter Experiment)

Entretanto, o que ocorreu foi que foram identificados 285 desses eventos, 53 a mais do que o esperado – uma margem consideravelmente maior.

Até hoje eles trabalham com esses dados, e ainda continuam intrigados, pois não encontram a causa para a anomalia. No entanto, eles não estão totalmente encurralados, e publicaram algumas ideias em um artigo recente. São três as ideias principais: uma mais simples, sem transtornos e outras duas que podem acarretar em algumas grandes implicações para a física de partículas.

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O que está ocorrendo com essa matéria escura?

A primeira ideia, e a menos problemática, é a simples possibilidade de que eles possam não ter levado em conta algum fator externo que pode estar influenciando os dados.

Isso poderia ser causado por um isótopo do hidrogênio chamado trítio, através de uma reação com o recipiente que guarda o xenônio dos experimentos.

A segunda é com relação a neutrinos. Neutrinos são partículas de baixa energia extremamente abundante no universo. Estamos o tempo todo sendo bombardeados por eles, mas não percebemos porque eles interagem muito pouco com a matéria. É extremamente difícil detectá-los.

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A causa desse efeito por neutrinos implicaria na necessidade de um momento magnético maior – um termo que utilizamos na física para, grosso modo, intensidade magnética. Caso isso ocorra, precisaríamos de uma revisão nos modelos de uma das fábricas de neutrinos: os núcleos estelares, pois isso iria contra nossos modelos atuais.

A última hipótese, se confirmada, poderia representar a confirmação de uma partícula hipotética. Isso não é tão distante – já descobrimos uma famosa, o bóson de Higgs, a “Partícula de Deus”, em 2013 pelo LHC. É uma partícula chamada de áxion solar, parte do grupo dos áxions, propostos na década de 1970 por Roberto Peccei e Helen Quinn, para resolver um problema chamado de Simetria CP (simetria carga-paridade).

O problema da possibilidade que essa partícula de fato exista é que isso implicaria no fato de que o sol a produz e, portanto, as outras estrelas produzem. Isso, assim como a segunda possibilidade, “bagunçaria” os modelos nos núcleos estelares.

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Agora, os pesquisadores pretendem construir uma nova geração do equipamento, para melhorar a sensibilidade das observações e investigar mais a fundo a fim de encontrar uma resposta.

O estudo foi publicado como pré-impressão e ainda aguarda a revisão de pares.

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É divulgador científico por paixão. Gradua-se em Física pela UFSCAR e atua principalmente na Ciencianautas e SoCientífica.


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