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Dia internacional da matéria escura

Out 30 • Sem comentários em Dia internacional da matéria escura

A 31 de outubro assinala-se o esforço científico mundial para identificar a matéria invisível que representa mais de 80% da massa do nosso Universo.

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Fotografia: © DR

Há muito mais no universo do que aquilo que conhecemos, ou seja estrelas, planetas, asteroides, poeiras. Na verdade, há uma grande parte da massa do universo que não conseguimos ver nem explicar: a matéria escura. Perceber que que é feita esta matéria escura é presentemente um dos maiores desafios da ciência.

Pensa-se que a matéria escura representa mais de 80% de toda a massa do universo. Na verdade, espera-se que estejamos a ser atravessados por milhões das partículas que a constituem a cada segundo que passa, apesar de não sentirmos o seu efeito. Os investigadores chegaram a estas conclusões observando os efeitos da atracção gravítica entre a matéria escura e a matéria “normal”, por exemplo, na forma como as estrelas rodam mais depressa que o esperado em torno do centro das galáxias (incluindo a própria Via Láctea) e na forma como a luz que chega até nós de galáxias distantes é desviada ao atravessar regiões desta matéria invisível. No entanto, não conseguimos ainda observar directamente estas partículas esquivas que quase não interagem com a matéria “normal” de que somos constituídos.

O Laboratório de Instrumentação e Física Experimental de Partículas (LIP) e a Universidade de Coimbra estão há vários anos envolvidos em experiências internacionais que procuram detectar estas partículas, fazendo parte de um esforço à escala global para responder a uma das questões fundamentais da física actual, e da nossa compreensão do Universo.

Actualmente integram as colaborações LUX e LZ, juntamente com instituições dos EUA, Reino Unido, Rússia e Coreia do Sul. A experiência LUX funcionou durante mais de 3 anos no laboratório subterrâneo de SURF nos EUA, numa antiga mina de ouro a 1.5 km de profundidade (para estar protegida das radiações cósmicas que chegam à superfície da Terra; a matéria escura, por outro lado, atravessa facilmente planetas e estrelas). Foi a experiência mais sensível do mundo durante todo este período, mas não conseguiu observar nenhuma interacção devida à matéria escura.

Detector LUX durante a fase de montagem no laboratório de SURF, EUA.

Detector LUX durante a fase de montagem no laboratório de SURF, EUA.

Para conseguirmos uma sensibilidade ainda melhor precisamos de detectores maiores, e é esse o caso de LZ (LUX-ZEPLIN), o sucessor do detector LUX, que será também instalado no laboratório de SURF, em 2020. Actualmente em fase de construção, terá 10 toneladas (sendo cerca de 30 vezes maior que LUX) e sistemas auxiliares inovadores que permitirão minimizar os efeitos da radioactividade ambiente (proveniente das rochas da mina e até dos materiais de que é feito o detector), conseguindo assim uma sensibilidade 50 vezes melhor que LUX. LZ será tão sensível que conseguirá detectar neutrinos produzidos nas reacções nucleares no Sol e até em supernovas distantes. Está assim numa excelente posição para ser a primeira experiência a observar matéria escura directamente.

LUX e LZ não estão sós na procura directa de matéria escura: desde que LUX publicou os seus últimos resultados no início deste ano já duas outras experiências (XENON1T em Itália e PandaX na China) anunciaram resultados preliminares ligeiramente melhores que LUX.

Ao invés de procurar partículas de matéria escura já existentes na galáxia e que atravessam a terra constantemente, as experiências do grande colisionador de partículas LHC, no CERN, tentam detectar as que possam eventualmente ser geradas nas colisões de alta energia produzidas pelo acelerador. A partir do próximo ano o LHC sofrerá obras de melhoramento, de forma a permitir, a partir de 2022, uma taxa de colisões ainda maior e com uma energia mais elevada, aumentando a probabilidade de produzir matéria escura em laboratório.

O Dia da Matéria Escura é uma celebração deste enigma cósmico que dura há mais de 80 anos.

Onde procurar mais informação:

LIP: http://lip.pt

Dia Internacional da Matéria escura: https://www.darkmatterday.com

Experiência LUX: http://luxdarkmatter.org

Experiência LZ: http://lz.lbl.gov

Fotos da Experiência LUX: http://pics.sanfordlab.org/lux2015pr

Laboratório SURF: http://www.sanfordlab.org

 

Grupo de Matéria Escura do LIP

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