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Um dos maiores mistérios atualmente da ciência é a matéria escura, e para tentar resolver esse mistério, cientistas espalhados no mundo todo tentam de todas as maneiras detectar a provável elusiva partícula que faz parte dessa intrigante matéria que preenche a maior parte do universo.
Para poder tentar detectar a matéria escura e sua partícula, você precisa ser muito esperto, não basta apenas construir um detector capaz de detectar esses eventos.
Você precisa isolar esse detector de todas as fontes ruidosas que pudessem criar um sinal para te confundir, visto que é muito complicado detectar a partícula da matéria escura já que ela não interagem, ou interagem fracamente com a matéria ordinária, qualquer sinal pode contaminar a suas medições e você não terá certeza do que detectou.
Por isso, normalmente, os detectores de matéria escura estão em locais muito isolados e normalmente enterrados a milhares de metros de profundidade, pois assim você garante um isolamento para tentar caçar e detectar a partícula da matéria escura.
Um desses experimentos é conhecido como XENON e fica enterrado a 1400 metros de profundidade na montanha italiana de Gran Sasso.
Ali, ele está protegido das partículas cósmicas originadas da atmosfera e do espaço.
O XENON é um detector preenchido com 3 toneladas de xenônio liquefeito ultra-puro, dessas 3 toneladas, 2 toneladas funcionam como alvo para a detecção da matéria escura.
A ideia é que quando uma partícula da matéria escura atinge o xenônio ela cria um pequeno sinal de luz e libera átomos de xenônio, o experimento é circundado por tubos fotomultiplicadores para registrar os eventos e um enorme tanque de água para capturar os múons gerados também.
Um dos problemas com com o XENON surgem de partículas cósmicas instáveis, os múons, os primos mais pesados dos elétrons, esses múons interagem com o aparato do XENON ou decaem dentro dele, não é possível evitar os múons, mas eles podem ser entendidos e subtraídos, por isso existe um tanque de água gigantesco ao redor do XENON.
contudo, a água contém hidrogênio, e um dos isótopos do hidrogênio é o trítio, que tem dois nêutrons, o trítio é radioativo e uma pequena quantidade dele ou dentro do experimento ou no tanque de água iria gerar um sinal que poderia ser responsável pelo excesso de sinal detectado pelo XENON.
Outra explicação, é que o excesso poderia ser causado por neutrinos, e para explicar o excesso de sinal detectado, os neutrinos teriam um momento magnético, uma propriedade de todas as partículas, maior do que o momento magnético previsto pelo Modelo Padrão das Partículas.
Se for essa a explicação, nem é de todo ruim, pois teríamos uma pista interessante de algo novo para ser estudado pela física de partículas.
Mas a terceira explicação e essa sim a mais esperada de todas, é que o excesso seria causado por áxions produzidos no Sol.
Esses áxions produzidos pelo Sol estariam chegando no XENON, e estariam sendo detectados, e assim teríamos a prova da existência da matéria escura e teríamos além disso descoberto sua partícula.
Embora os pesquisadores não tenham afirmado a descoberta da matéria escura e nem da sua partícula, o excesso de sinais detectatados pelo XENON é mais consistente sim com os áxions gerados pelo Sol.
Em termos estatísticos, a hipótese dos áxions solares têm um significado de 3.5 sigma, indicando que existe uma probabilidade de 2/10000 do excesso de sinal observado ser uma flutuação aleatória. O problema é que as hipóteses do trítio e do neutrino tem um sigma de 3.2 ou seja, muito perto também de ser esse tipo de sinal.
O XENON1T está passando por melhorias para poder começar a rodar sua próxima fase como XENONnT, com essa atualização, a massa ativa de xenônio será 3 vezes maior e com isso, o sinal de fundo a ser detectado normalmente será menor do que no XENON1T.
Com dados melhores, os pesquisadores esperam em breve descobrir se esse excesso é uma mera flutuação estatística, uma contaminação ou algo mais interessante, uma nova partícula, ou finalmente a descoberta da matéria escura.
E aí o que você acha?
Fonte:
https://www.ipmu.jp/en/20200617-XENON1T-ExcessEvents
#XENON #DARKMATTER #SPACETODAY
Sérgio Sacani
Formado em geofísica pelo IAG da USP, mestre em engenharia do petróleo pela UNICAMP e doutor em geociências pela UNICAMP. Sérgio está à frente do Space Today, o maior canal de notícias sobre astronomia do Brasil.
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