Cristais de iodeto de sódio do experimento COSINE-100 / Crédito: COSINE-100 Dark Matter Experiment
Observações astrofísicas sugerem que 85% da matéria do Universo existe em uma forma desconhecida. A chamada matéria escura parece interagir muito pouco com a matéria ordinária, exceto pela força gravitacional. Nenhum experimento conseguiu observar um sinal que estaria relacionado à existência de partículas de matéria escura, exceto o DAMA/LIBRA. No entanto, todos os experimentos até agora usavam detectores diferentes dos usados pelo DAMA/LIBRA. Dia 6 de dezembro do ano passado, porém, a revista Nature publicou um artigo com os primeiros resultados científicos do COSINE-100, um novo experimento utilizando, pela primeira vez, detectores feitos do mesmo material que os do DAMA/LIBRA. “Assim como todos experimentos realizados nas últimas duas décadas, nossos resultados excluem os sinais do DAMA/LIBRA, colocando ainda mais em cheque esse resultado”, explica o físico Nelson Carlin, do Instituto de Física Universidade de São Paulo (USP), único colaborador de instituição brasileira do COSINE-100.
O DAMA/LIBRA é um experimento instalado no Laboratório Nacional de Gran Sasso, na Itália. Seus detectores de cristais de iodeto de sódio registram a luz da cintilação provocada pela colisão de partículas subatômicas que compõem a matéria escura com os núcleos atômicos de seus cristais. A esperança dos pesquisadores é de que algumas dessas cintilações sejam provocadas por partículas de matéria escura chamadas de WIMPS, quando interagem fracamente com a matéria ordinária. À medida que o Sol gira ao redor do centro da Via Láctea, o Sistema Solar se move em relação ao halo de matéria escura que parece envolver nossa galáxia. Devido a esse movimento e o da órbita da Terra em torno do Sol, os experimentos na superfície terrestre observariam um “vento” de matéria escura cuja intensidade oscilaria anualmente, exatamente como o DAMA/LIBRA vem observando desde 1997.
Essa oscilação anual, entretanto, não foi observada por outros experimentos semelhantes. Ao contrário, todos os demais experimentos obtiveram resultados que limitam tanto a massa dos WIMPS, quanto a probabilidade de interação dessas partículas com a matéria ordinária. Esses limites excluem a possibilidade de que o sinal do DAMA/LIBRA tenha sido produzido pelo vento de matéria escura.
Todos esses experimentos, porém, utilizaram detectores de materiais diferentes e técnicas de análise diferentes das do DAMA/LIBRA. O experimento COSINE-100 é o primeiro a utilizar detectores de cristais de iodeto de sódio de tamanho e sensibilidade suficiente para reproduzir as condições do DAMA/LIBRA de maneira independente. Montado no Laboratório Subterrâneo de Yangyang, na Coréia do Sul, o COSINE-100 é fruto de uma colaboração entre 50 pesquisadores da Coréia do Sul, Estados Unidos, Reino Unido, Indonésia e Brasil.
Embora seus primeiros resultados refutem o sinal observado pelo DAMA/LIBRA, Carlin conta que a colaboração continua trabalhando para encontrar em seus dados algum sinal de modulação anual. “Se não é a matéria escura que provoca a modulação, é algo interessante? Um problema técnico de análise? Algum fundo que apresente modulação?”, questiona Carlin. “Vamos procurar responder essas perguntas nos próximos meses.”
Artigo científico
An experiment to search for dark-matter interactions using sodium iodide detectors
The COSINE-100 Collaboration
Contato para imprensa
Igor Zolnerkevic
Assessor de comunicação
Blog rafaelrag
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