segunda-feira, 4 de novembro de 2013

Busca pela matéria escura tem dois fracassos em uma semana

A 1.500 metros de profundidade, o detector LUX fica mergulhado em uma piscina e envolto em titânio para protegê-lo de qualquer tipo de radiação conhecida. [Imagem: Carlos Faham/LUX Dark Matter Experiment]

WIMPs


A procura pela matéria escura apresentou dois insucessos na semana passada.

O detector LUX (Large Underground Xenon), o mais sensível construído até hoje, durante os três primeiros meses de seu funcionamento não conseguiu encontrar qualquer evidência de partículas que possam constituir a matéria escura.

Pior do que isso, ele descartou resultados anteriores do detector CDMS (Cryogenic Dark Matter Search), que havia registrado alguns eventos promissores.

Instalado a 1.500 metros de profundidade, o experimento LUX fica no fundo de uma mina no estado de Dakota do Sul, nos Estados Unidos, para proteger seus sensíveis detectores dos raios cósmicos e outras radiações de fundo.

O detector é formado por um tanque de titânio de 2 metros de altura, cheio com 350 kg de xenônio líquido resfriado a -108° C.

Ele foi projetado para detectar hipotéticas partículas de matéria escura chamadas WIMPs (partículas massivas de interação fraca, na sigla em inglês) que, se existirem, deverão ocasionalmente colidir com os átomos de xenônio no tanque.

Após três meses de coleta de dados, o instrumento não registrou nenhuma colisão - se os dados obtidos anteriormente no experimento CDMS estivessem corretos, o LUX deveria ter registrado 1.600 colisões.

Dados do telescópio Kepler não mostraram qualquer indício de lentes gravitacionais de buracos negros. [Imagem: NASA/Wendy Stenzel]

Buracos negros


O outro resultado decepcionante na busca pela matéria escura veio de um trabalho totalmente diferente, envolvendo dados do telescópio espacial Kepler.

Enquanto os detectores apostam que a matéria escura seria constituída por partículas microscópicas, alguns cientistas acreditam que ela pode ser formada por corpos macroscópicos - mais especificamente, por buracos negros.

Segundo essa hipótese, esses buracos negros de pequeno porte teriam se formado nos primórdios do Universo.

Se isso fosse verdade, seria possível detectá-los na forma de lentes gravitacionais alterando a observação de estrelas muito distantes.

Uma nova análise dos dados do telescópio Kepler não encontrou qualquer indício de lentes gravitacionais de buracos negros.

Buscas pela matéria escura


A matéria escura é um componente hipotético do Universo.

Pela velocidade com que giram e pela matéria normal de que são formadas, as galáxias deveriam se esfacelar, arremessando estrelas para todos os lados.

Como isso não acontece, os físicos teorizaram que deve existir algum outro "elemento" que fornece a gravidade que falta para manter as galáxias coesas.

O problema é que esse elemento, batizado de matéria escura, justamente porque não pode ser vista ou detectada, responde por nada menos do que 23% da massa do Universo, enquanto a matéria normal responde por apenas 4% - os restantes 73% são chamados de energia escura, o que também não se sabe o que seja.

Até agora, todas as tentativas de encontrar elementos constituintes da matéria escura terminaram em fracasso.

Em 2011, o experimento Xenon100 também não detectou qualquer partícula escura.

O experimento LUX deverá funcionar por mais dois anos, mas os físicos já estão trabalhando em seu sucessor, chamado LUX-ZEPLIN, que terá cerca de 20 vezes mais xenônio e será cerca de 100 vezes mais sensível.

A maior esperança de encontrar indícios da matéria escura ainda está com o AMS-2 (Alpha Magnetic Spectrometer-2), o chamado "LHC do espaço", um experimento bilionário que está funcionando a bordo da Estação Espacial Internacional.

Bibliografia:

First results from the LUX dark matter experiment at the Sanford Underground Research Facility
LUX Collaboration
arXiv
http://arxiv.org/abs/1310.8214

New Limits on Primordial Black Hole Dark Matter from an Analysis of Kepler Source Microlensing Data
Kim Griest, Agnieszka M. Cieplak, Matthew J. Lehner
Physical Review Letters
Vol.: 111, 181302
DOI: 10.1103/PhysRevLett.111.181302

Fonte: Inovação Tecnológica

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