Pesquisadores procuram matéria escura no subterrâneo de uma mina de ouro

Acredita-se que a matéria escura, que é uma forma postulada de matéria que só interage gravitacionalmente em estrelas, galáxias e aglomerados de galáxias, seja cinco vezes mais predominante no universo do que a matéria comum.

Além disso, ela interage muito pouco com outras matérias, como prótons e elétrons que compõem o material ao nosso redor, e, até o momento, a matéria escura desafiou todas as tentativas de detectá-la diretamente. Exatamente pelo fato de não interagir com a luz, ficou conhecida como matéria escura.

Mas isso não significa que ela seja impossível de detectar. Podemos procurá-la de várias maneiras. Já foram realizadas tentativas de produzir matéria escura usando aceleradores de partículas de alta energia, como o Large Hadron Collider no CERN. Podemos também verificar regiões do espaço onde a matéria escura está concentrada, como nos centros de galáxias, em que há sinais de matéria escura decaindo para matéria comum.

Também podemos buscar sinais dela com detectores altamente sensíveis que podem identificar quando uma partícula de matéria escura se choca com uma partícula de matéria comum. A boa notícia é que a construção de um detector está prevista para ser iniciada durante janeiro de 2017. Ele ficará a um quilômetro abaixo da superfície, na mina do ouro de Stawell em Victoria, na Colúmbia Britânica, no Canadá. Existem muitas pesquisas diferentes sobre matéria escura em curso em todo o mundo, mas a experiência no Stawell Underground Physics Laboratory (SUPL) será a primeira do tipo no Hemisfério Sul.

A razão pela qual estão colocando os sensores tão profundamente é evitar que sejam afetados por ruídos indesejados dos raios cósmicos – partículas de alta energia que constantemente caem na Terra. Por serem muito energéticos, é preciso bastante material para impedir que interfiram nas detecções.

Até agora, houve apenas uma reivindicação de detecção direta de matéria escura. A experiência DAMA-LIBRA, do laboratório subterrâneo Gran Sasso, na Itália, anunciou o feito. Foram utilizados cristais de iodeto de sódio com tálio, que liberam um flash de luz quase imperceptível quando a matéria escura colide com os átomos de matéria comum nos cristais.

No entanto, esta detecção parece ser inconsistente com outras experiências. Eles utilizaram diferentes materiais e métodos, tais como os experimentos LUX e XENON, que não viram sinais de matéria escura mesmo tendo maior sensibilidade. Até o momento, parece muito difícil teorizar consistentemente sobre as descobertas do laboratório.

Matéria escura para todas as estações

Acredita-se que nossa galáxia espiral esteja girando dentro de um grande “mar difuso” de matéria escura estática. À medida que isso acontece, o Sol sente um “vento” constante de matéria escura. Como a velocidade da Terra em relação a este “mar” muda à medida que a Terra gira ao redor do Sol, é esperado encontrar uma variação no sinal da matéria escura ao longo de um ano. Esta variação é chamada de modulação anual.

É o que DAMA-LIBRA relatou. Com um experimento novo e melhorado chamado SABRE, com detectores em ambos os hemisférios, podemos descartar qualquer efeito sazonal que possa dar a aparência de uma modulação anual. A Mina de Ouro é o local perfeito para fazer essa experiência devido aos caminhos e câmaras que possui.

O laboratório primário será alojado em um espaço de 10 metros de largura, 35 metros de comprimento que será cavado na rocha. As paredes serão reforçadas com dezenas de parafusos compridos na rocha circundante e, em seguida, terão uma espessa camada de concreto colocada sobre elas para maior estabilidade.

A escavação e reforço acontecerão no início de 2017. O laboratório será construído no meio do ano, e espera-se que ele comece a operar parcialmente ainda em 2017. É previsto que SUPL abrigue várias outras experiências nos próximos anos, desde Física Nuclear até estudos de sistemas biológicos em ambientes de extrema e baixa radiação.

[ IFL Science / The Conversation ] [ Fotos: Reprodução / IFL Science ]