Cientistas em busca da mat�ria escura identificam uma poss�vel pista

Centenas de físicos passaram anos examinando minuciosamente os dados de um detector instalado no subsolo, em busca do mais tênue sussurro vindo de uma parte do Universo que é escura e está fora de alcance. Eles conduzem o Experimento de Matéria Escura LZ, à procura da substância invisível cuja gravidade impulsiona o movimento de galáxias e estrelas. Talvez finalmente tenham encontrado algo. Os pesquisadores divulgaram nesta terça-feira (1º) um artigo que descreve um único e minúsculo choque de uma partícula contra outra. Isso gerou um sinal intrigante, registrado pelo detector LZ, localizado no Sanford Underground Research Facility (Instalações de Pesquisa Subterrânea Sanford), no estado americano da Dakota do Sul. Os físicos têm o cuidado de não afirmar que detectaram matéria escura. Mas dizem que o evento não corresponde à descrição de nenhuma outra interação conhecida entre partículas no mundo subatômico. "Neste momento, queremos ouvir a opinião da comunidade científica em geral", disse Richard Gaitskell, porta-voz da colaboração LZ. "Depois de tanto trabalho interno, sentimos que estávamos prontos para conversar com o restante do mundo sobre os resultados." As descobertas foram anunciadas pela primeira vez em uma conferência de astrofísica de partículas no Japão. Horas depois, a colaboração LZ publicou em seu site um artigo detalhando os resultados. O artigo será submetido à revista Physical Review Letters para revisão por pares. "Estou super empolgada", disse a física teórica Katherine Freese, da Universidade do Texas em Austin, que não participou do trabalho. Ela acrescentou que as técnicas usadas pela equipe do LZ para analisar os dados foram fenomenais. A matéria escura tem escapado à detecção direta há décadas porque não emite, absorve nem reflete luz. Ela é tão onipresente quanto inacessível, constituindo 85% da matéria do nosso Universo —uma provocação para os físicos de partículas ávidos por decifrar sua natureza. Os teóricos formularam dezenas de ideias sobre que tipo de partícula a matéria escura poderia ser e como ela poderia interagir com a matéria comum. Entre os candidatos mais populares está a partícula massiva de interação fraca —conhecida pela sigla WIMP—, que é relativamente pesada em escalas subatômicas e interage com o Universo visível principalmente por meio da gravidade. Muito raramente, segundo as teorias, as WIMPs também podem se chocar com núcleos atômicos, em uma colisão que gera uma quantidade pequena, mas detectável, de energia. Há décadas, físicos experimentais buscam esse tipo de sinal em detectores de partículas cada vez maiores, na esperança de flagrar uma WIMP em ação. Apesar de técnicas cada vez mais sofisticadas, suas buscas não tiveram sucesso. Até agora, talvez. O detector LZ é um tanque com mais de 7 toneladas de xenônio líquido. As partículas que entram no tanque e interagem com os átomos de xenônio produzem flashes de luz característicos, além de um fluxo de elétrons. Esses sinais podem ser usados para obter informações sobre a partícula incidente, incluindo sua massa e sua posição dentro do detector. Os físicos do LZ não poupam esforços para maximizar suas chances de detectar uma WIMP, evitando que o sinal seja ofuscado pela profusão de outras interações que aparecem no detector, causadas por partículas já conhecidas pelos físicos. "É como procurar uma agulha em um palheiro", disse Alvine Kamaha, física do LZ na Universidade da Califórnia em Los Angeles. Ela ajudou a supervisionar a construção do detector. O experimento fica a 1,6 km de profundidade porque a rocha que o recobre o protege da chuva de radiação vinda do espaço, que, de outro modo, produziria milhares de interações de partículas por segundo no detector LZ. O detector é cercado por água para bloquear nêutrons, que podem criar sinais semelhantes aos produzidos pela matéria escura. E o xenônio é purificado para eliminar quaisquer contaminantes radioativos que também poderiam causar eventos indesejados de partículas. O resultado, esperavam os físicos, era um detector silencioso o bastante para captar um WIMP. Durante meses, o experimento LZ registrou dezenas de interações de partículas por dia. Os pesquisadores analisaram 220 dias desses dados e descartaram tudo o que não correspondia ao perfil teórico mais simples de uma interação de WIMP. A princípio, não encontraram nada. Mas então ampliaram a busca para considerar partículas WIMP hipotéticas previstas por teorias mais complexas. Restou apenas um evento: uma partícula que entrou furtivamente no detector em 16 de junho de 2023 e colidiu com o núcleo de um átomo de xenônio, revelada por um lampejo de luz e um fluxo de carga elétrica. A detecção tem cerca de 1 chance em 400 de ser fruto do acaso, o que corresponde a um nível de confiança de aproximadamente 3 sigma, na medida de incerteza preferida pelos físicos de partículas. (Um nível de confiança de 5 sigma é o padrão-ouro para se anunciar uma descoberta.) O evento isolado é intrigante, segundo Gaitskell, mas é possível que se trate de matéria comum interagindo de uma forma que os cientistas ainda não compreendem muito bem. Só o tempo —e mais dados— dirá. Desde então, o detector registrou quase quatro vezes mais eventos do que o total utilizado no estudo mais recente, o que significa que a equipe do LZ tem muito mais partículas para analisar. Outros dois experimentos, na Itália e na China, também buscam matéria escura usando detectores de xenônio líquido. Gaitskell reconheceu não ter informações suficientes para saber se esses experimentos conseguiriam esclarecer o mistério da partícula detectada pelo LZ. "Mas essa seria a minha esperança", afirmou. "É assim que a ciência deve avançar." Enquanto isso, a busca continua.