Os áxions são um candidato popular na busca por matéria escura. Houve pesquisas anteriores para essas partículas hipotéticas, todas as quais não deram em nada . Mas recentemente os resultados de uma nova busca por áxions de matéria escura foram publicados… e também não encontraram nada. Ainda assim, o estudo é interessante devido à natureza e escala da pesquisa.
Axions são um tipo de partícula hipotética proposta pela primeira vez na década de 1970. Eles não foram propostos para resolver a matéria escura, mas sim para abordar certos aspectos da teoria da cromodinâmica quântica, que descreve a força nuclear forte . De acordo com as teorias, seriam partículas de baixa massa, sem carga, que não interagem fortemente com a luz. Soa um pouco como matéria escura, não é?
Se os áxions compreendem matéria escura, então um dos efeitos mais sutis é que seu campo quântico teria defeitos topológicos. Basicamente, os áxions tenderiam a se agrupar em regiões orientadas em escalas menores que uma galáxia, mas maiores que a Terra. É semelhante à forma como o ferro não magnetizado contém cristais, onde cada cristal tem sua própria orientação magnética. Como os cristais são orientados aleatoriamente, em grande escala, o campo magnético geral do ferro é em média zero. Mas em pequena escala, existem domínios com um campo magnético uniforme, com paredes de domínio entre cada região.
Este novo estudo tenta medir um domínio axion usando a Rede Global de Magnetômetros Ópticos para Pesquisas de Física Exótica (GNOME). É uma rede de 14 magnetômetros sensíveis em laboratórios em todo o mundo. Nove deles foram usados neste estudo em particular. O experimento envolveu o uso de luz laser para alinhar magneticamente uma coleção de átomos. Se um áxion de matéria escura interagisse com os átomos, faria com que o campo magnético dos átomos mudasse ligeiramente, o que o magnetômetro poderia detectar. Esse tipo de pequena perturbação acontece aleatoriamente o tempo todo com átomos, mas como um domínio de campo axion é maior que a Terra, os axions em todos os laboratórios devem ajustar os átomos da mesma maneira. Além disso, se a Terra passasse de um domínio axion para outro, a perturbação axion deveria mudar da mesma maneira em todo o globo.
A equipe reuniu um mês de dados contínuos e executou correlações estatísticas entre os laboratórios. O que encontraram foi uma lavagem. As perturbações atômicas eram indistinguíveis do ruído aleatório. Isso não significa que o experimento foi um fracasso. O experimento impõe certas restrições à massa possível de áxions. Qualquer teoria que proponha a matéria escura axion não pode ter partículas axion nesta faixa. A equipe está avançando com estudos mais sensíveis que descobrirão áxions ou os restringirão ainda mais.
Neste ponto, a busca por matéria escura parece repetir a mesma história. Procure um tipo específico de partícula de matéria escura e não consiga encontrá-lo. Mas muitas vezes é assim que a ciência funciona. Adoramos histórias do momento eureka, onde uma descoberta brilhante muda o mundo. Mas muitas vezes a ciência é mais uma escavação, onde hipóteses fracassadas são cuidadosamente raspadas até que o que resta seja a verdade.
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