A matéria escura, que representa cerca de 85% da massa do universo, é um mistério: sabemos que existe, mas ainda não descobrimos do que é feita. O Xenon1T, o equipamento mais sensível já desenvolvido para detectar o fenômeno, registrou um grande número de eventos inexplicáveis ​​que animaram a comunidade científica e pode até servir para esclarecer a natureza da matéria escura.

Antes de falar sobre experiência, precisamos entender um pouco sobre o que sabemos sobre a matéria escura. É o que gera a gravidade extra observada no universo e não interage com a matéria comum, composta de átomos e moléculas. Sabemos apenas que ele existe devido ao seu efeito gravitacional nos corpos celestes visíveis, por exemplo, estrelas e galáxias.

O Xenon1T esteve operacional entre 2016 e 2018 no subsolo do Laboratório Nacional Gran Sasso, na Itália. É um tanque com 3,2 toneladas de xenônio liquefeito ultra puro, que serve como alvo para interações entre átomos de xenônio e as partículas que passam por ele. Ele foi projetado para procurar partículas de matéria escura supostamente pesadas chamadas WIMP, um acrônimo para partículas que interagem fracamente de forma maciça.

Como a pesquisa WIMP não progrediu, os cientistas perceberam que poderiam usar o experimento para procurar outros tipos de partículas desconhecidas que poderiam passar pelo detector. Eles trataram a observação de “percalços eletrônicos” como ruído do experimento, talvez causado por outras fontes, como isótopos de chumbo radioativos e criptônio.

Mas eles perceberam, em uma análise mais detalhada do experimento, que dos 232 contratempos esperados pelo consórcio Xenon, 285 apareceram, 53 deles com uma fonte inexplicável de energia.

“A esmagadora maioria desses sinais (acima de 99,9%) é causada por radiação de origem conhecida, permitindo que os cientistas calculem com grande precisão o número de eventos esperados. E aqui foram observados 22,8% a mais de eventos relativos com o que foi planejado “, explica José Matias-Lopes, pesquisador do Laboratório de Instrumentação, Engenharia Biomédica e Física das Radiações da Universidade de Coimbra.

Sua primeira teoria é que isso pode apontar para a existência de outra partícula não detectada, chamada ápice solar, supostamente produzido dentro do Sol. Sua existência testaria uma nova classe de partículas. E seguindo essa teoria, outros tipos de axions criados no universo primitivo seriam um componente da matéria escura.

Além de axions, duas outras hipóteses sobre a natureza da descoberta. Uma é que seria uma nova momento magnético dos neutrinos, partículas subatômicas que interagem umas com as outras através da gravidade.

Essa descoberta também seria relevante, uma vez que o índice do momento magnético detectado teria que ser maior que o valor previsto nas teorias. indicando “nova física além do modelo padrão”, de acordo com Peter Graham, físico de partículas da Universidade de Stanford, no site da Quanta.

Uma terceira hipótese para o maior número de eventos tem a ver com a presença de trítio, um raro isótopo radioativo de hidrogênio, que pode estar no tanque de xenônio e que seus decaimentos radioativos geram tais contratempos eletrônicos. Embora menos empolgante, essa ideia “não pode ser confirmada ou excluída”, afirmou a equipe do Xenon1T em seu artigo.

Os cientistas substituirão o projeto por um sistema de detecção ainda mais sensível, o XenonnT, que será lançado no verão. Este novo sistema será preenchido com seis toneladas de xenônio ultra puro liquefeito. A expectativa dos cientistas é que em dois ou três meses eles tenham confirmação da origem do excesso de agitação observado no Xenon1T.

“Portanto, tempos de grandes avanços e descobertas estão se aproximando, o que leva a grandes avanços no conhecimento da humanidade”, afirma o consórcio.