Cientistas passaram anos caçando a 'matéria escura' — até que um detector registrou algo inesperado

Centenas de pesquisadores dedicaram anos à análise dos dados coletados por um detector instalado nas profundezas da Terra em busca de um sinal extremamente discreto de uma das partes mais enigmáticas do universo. O trabalho faz parte do "Experimento de Matéria Escura LZ", iniciativa criada para identificar a substância invisível cuja influência gravitacional explica o comportamento de galáxias e estrelas.

Os cientistas podem ter registrado uma possível evidência inédita após identificarem um evento que não corresponde, até o momento, a nenhuma interação de partículas conhecida.

O resultado foi apresentado na terça-feira, 1°, em um artigo que descreve um pequeno deslocamento provocado pela interação entre partículas. O fenômeno foi captado pelo detector "LZ", instalado na "Instalação de Pesquisa Subterrânea de Sanford", na Dakota do Sul, nos Estados Unidos.

Os pesquisadores evitam afirmar que houve uma detecção de "matéria escura", mas indicam que o registro apresenta características diferentes das interações conhecidas no mundo subatômico.

“Neste momento, estamos interessados em receber feedback da comunidade científica em geral”, disse Richard Gaitskell, porta-voz da colaboração LZ. “Depois de tanto trabalho interno, nos sentimos prontos para compartilhar os resultados com o resto do mundo.”

O anúncio inicial ocorreu durante uma conferência de astrofísica de partículas no Japão. Poucas horas depois, a colaboração LZ divulgou um artigo com detalhes da análise em seu site. O estudo será enviado para a revista "Physical Review Letters" para passar por revisão por pares.

“Estou super, super animada”, disse Katherine Freese, física teórica da Universidade do Texas em Austin. Ela afirmou que as técnicas utilizadas pela equipe do LZ para examinar os dados foram “fenomenais”.

A busca por uma partícula invisível

A "matéria escura" permanece sem uma detecção direta há décadas porque não emite, absorve ou reflete luz. Apesar da dificuldade de observação, os pesquisadores estimam que ela representa cerca de 85% da matéria existente no universo, tornando-se um dos principais desafios da física de partículas.

As teorias indicam que a matéria escura interage com a matéria comum principalmente por meio da gravidade, mas sua composição permanece desconhecida para a ciência.

Entre as hipóteses mais estudadas estão as "WIMPs", sigla em inglês para "Weakly Interacting Massive Particles", ou partículas massivas de interação fraca. Esses objetos teóricos teriam uma massa elevada em escala subatômica e apresentariam pouca interação com o universo visível.

De acordo com esses modelos, em raras ocasiões, uma WIMP poderia colidir com o núcleo de um átomo, produzindo uma pequena quantidade de energia capaz de ser registrada por equipamentos altamente sensíveis.

Durante décadas, físicos experimentais construíram detectores maiores e desenvolveram métodos mais precisos para tentar identificar esse tipo de evento. Até agora, essas pesquisas não haviam confirmado a presença dessas partículas.

O detector LZ utiliza um tanque com mais de 7 toneladas de xenônio líquido para registrar possíveis interações entre partículas e átomos de xenônio.

Quando uma partícula atravessa o equipamento e interage com o xenônio, o processo gera flashes de luz e libera elétrons. Esses sinais permitem aos pesquisadores analisar características da partícula responsável pelo evento, como sua massa e sua localização dentro do detector.