Entre a ciência e o mistério: à procura da matéria escura
"No dia em que se celebra o Halloween, a ciência assinala algo ainda mais misterioso - o Dia da Matéria Escura"
Halloween: o dia da matéria escura
No Halloween, fala-se de fantasmas, de sombras e do que se esconde no escuro.
Mas há algo muito mais misterioso do que qualquer lenda, algo que realmente existe, mas que se esconde na escuridão… e por isso nunca ninguém viu.
Não é por acaso que todos os anos o “Dark Matter Day” (Dia da Matéria Escura) se assinala a 31 de outubro: porque poucas coisas combinam tão bem com esta data, como o lado oculto do Universo.
Bem-vindos ao lado negro - não o de Star Wars, mas o do Universo.
O que é afinal a matéria escura?
Tudo o que vemos, dos seres vivos às estrelas, planetas e galáxias, representa apenas 5% de tudo o que existe. O resto, cerca de 27% é matéria escura e 68% é energia escura, uma forma de energia que acelera a expansão do Universo.
A matéria escura não é feita das partículas conhecidas, como protões, neutrões, eletrões. Não emite, não reflete, nem absorve luz. É invisível.
Mas há algo que a denuncia: é a força da gravidade. É ela que mantém as galáxias unidas e as faz rodar mais depressa do que rodariam se existisse apenas matéria visível. Não a vemos, mas sente-se a sua massa através da gravidade, o que prova que há mais massa no Universo do que a que conseguimos observar.
Um “vento invisível” que atravessa a Terra
A Via Láctea deverá estar envolta por um halo de matéria escura. À medida que o Sistema Solar se move através dele e caso a matéria escura seja composta de partículas, a Terra é atravessada por um “vento” dessas partículas invisíveis. Muito raramente, uma dessas partículas poderá interagir com a matéria comum, os tais 5% visíveis, porque a probabilidade de interação é muitíssimo fraca.
.jpg)
É esse sinal muito raro que os cientistas tentam captar com detetores gigantes no subsolo, onde a rocha serve de escudo natural contra os raios cósmicos.
A profundidade funciona como um “escudo” digno de Star Wars: protege os laboratórios subterrâneos do bombardeamento cósmico, tal como as bases secretas dos rebeldes eram protegidas das forças do Império.
O LIP na busca da matéria escura
À semelhança do R2-D2, o droid astromecânico que mantinha os sistemas críticos em funcionamento, a equipa do LIP é responsável pelo controlo do detetor e dos sistemas auxiliares da experiência, bem como por vários aspetos da análise dos dados recolhidos pela experiência, desde a procura de decaimentos raros de xénon até à reconstrução de sinais e calibração dos sensores de luz.
É um trabalho de afinação constante, para que nenhum sinal verdadeiro se perca no ruído do cosmos que chega ao subterrâneo.
Experiências subterrâneas na procura da matéria escura
O LIP participa nas colaborações LUX-ZEPLIN (LZ) e XLZD. LZ é o detetor de xénon líquido mais sensível do mundo na procura direta de WIMPs (Weakly Interacting Massive Particles), um dos principais candidatos teóricos a constituir a matéria escura. Estas partículas seriam pesadas e quase indiferentes à matéria comum, o que as torna extraordinariamente difíceis de detetar.
.png)
A experiência reúne mais de 250 cientistas de 39 instituições de seis países e está instalada no Sanford Underground Research Facility, nos Estados Unidos, a cerca de 1,5 km de profundidade.
XLZD será a experiência da próxima geração. Nasce da união de várias colaborações, incluindo a LZ, com muito mais massa-alvo (ou seja, mais oportunidades de ocorrer uma interação) e ruído de fundo ainda mais baixo, para levar a tecnologia ao limite, aumentar a sensibilidade e abrir a possibilidade de detetar diferentes partículas candidatas a constituírem a matéria escura.
O desafio científico: compreender o que mantém o Universo unido
Após décadas de investigação, a matéria escura continua invisível aos nossos instrumentos. Mas cada novo avanço aproxima-nos de perceber do que é feita e que papel desempenha na estrutura e evolução do cosmos.
Neste Halloween, ao olhar o céu, vale a pena lembrar que o que não se vê pode ser o que mantém o Universo unido.
Bom Halloween, de preferência ao som da nossa playlist “Dark Matter”.
