Em busca da matéria escura

Matéria escura
John Dubinski

Conhece o significado da sigla WIMP? Os Weakly Interactive Massive Particles são presentemente os principais candidatos a matéria escura, ou seja, os 83% de massa que faltam no Universo.

A investigação realizada nesta área pelos CoGeNT, CRESST e DAMA/LIBRA tem gerado alguma polémica com as alegadas descobertas da matéria escura. As análises e técnicas usadas nestas experiências têm sido alvo de críticas por parte de outras duas experiências de investigação americanas, a CDMS e a XENON100. Recentemente, um grupo de 19 cientistas, 14 deles investigadores do Centro de Física Nuclear da UL e do Instituto Tecnológico e Nuclear da UTL, publicaram novos resultados que contrariam as alegadas descobertas sobre a matéria escura.

M. Felizardo, T. A. Girard, T. Morlat, A. C. Fernandes, A. R. Ramos, J. G. Marques, A. Kling, J. Puibasset, M. Auguste, D. Boyer, A. Cavaillou, J. Poupeney, C. Sudre, H. S. Miley, R. F. Payne, F. P. Carvalho, M. I. Prudêncio, A. Gouveia e R. Marques são os autores da letter Final Analysis and Results of the Phase II SIMPLE Dark Matter Search”, publicada na "Physical Review Letters", no passado dia 18 de maio.

As conclusões da segunda fase do projeto SIMPLE (Superheated Instrument for Massive Particle Experiments) apresentam uma técnica diferente na pesquisa de matéria escura. “Pela primeira vez, estes resultados coincidem com os que tentam observar as partículas produzidas pela colisão dos WIMP entre si”, diz T. A. Girard, investigador da UL desde 1999 e coordenador do projeto.

Os últimos ensaios negam as alegadas observações de WIMP e fornecem dados importantes sobre as suas interações com os protões, restringindo ainda mais a área pesquisável. “O que torna as descobertas do SIMPLE relevantes é o fato da experiência ser distinta de outras técnicas de pesquisa, pelo seu uso de líquidos superaquecidos”, explica T. A. Girard.

Atualmente apenas três projetos utilizam a técnica de líquidos superaquecidos no mundo. O SIMPLE é um deles e o único a operar na Europa. Para reduzir os níveis de fundo provenientes dos raios cósmicos, a experiência está localizada a 500 m de profundidade, no Laboratoire Souterrain à Bas Bruit, no sul de França, encontrando-se protegida por 10 toneladas adicionais de água, a toda a volta, a fim de eliminar os neutrões.

Durante a experiência foram usados 15 frascos de um litro, cada um deles contendo cerca de 15 gr de fréon chloropentafluoroethane, distribuídas em pequenas gotas líquidas, num gel de base comestível. O investigador do Centro de Física Nuclear da UL contextualiza que “cada partícula que atinge uma gota fá-la evaporar, produzindo uma bolha de gás que aumenta de dimensão rapidamente, atingindo um tamanho cerca de 1000 vezes superior ao original. A onda de choque acústica que acompanha esta expansão depende da partícula que produz a bolha e é analisada para identificar eventos produzidos por fundos comuns como as partículas alfa, os eletrões, os raios cósmicos e os ruídos ambientais - acrescentando que - a resposta do detetor depende da sua temperatura e pressão, de modo que pode ser regulado para ser efetivamente indiferente à maior parte da radiação tradicional, conservando todavia a sensibilidade a qualquer possível colisão de WIMP”. T. A. Girard comenta ainda que “a análise acústica dos dados registados é algo semelhante a estar dentro de um submarino, utilizando o SONAR para distinguir outros navios de baleias, cardumes de peixes e isóclinas térmicas nas águas circundantes”.

O próximo passo da equipa é tornar o detetor cinquenta vezes maior, semelhante a uma câmara de bolhas, uma medida que deverá ajudar a equipa a clarificar a presente controvérsia, descobrindo o elusivo WIMP ou negando a sua existência. “ Espera-se assim que as medições, aliadas a uma nova e melhorada blindagem, sejam 100 -1000 vezes mais sensíveis que anteriormente”, conclui T. A. Girard.

Mediante uma visita ao site do projeto pode aceder aos artigos publicados durante a fase piloto, entre 1998 e 2003, a primeira fase, entre 2004 e 2007, e a segunda fase, iniciada em 2008 e concluída o ano passado.

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info.ciencias@fc.ul.pt

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