Matéria escura: é invisível, ilusória, controversa ... e é em toda parte - no universo, sim, mas especialmente no mundo da astrofísica, onde os pesquisadores tentam exaustivamente revelar sua verdadeira identidade há décadas.
Agora, cientistas com o experimento internacional Super Crysogenic Dark Matter Search (SuperCDMS) estão relatando a detecção de uma partícula que se pensa criar matéria escura: uma partícula massiva de fraca interação ou WIMP. De acordo com um comunicado de imprensa da Texas A&M University (cujo físico de alta energia Rupak Mahapatra é um dos principais pesquisadores do experimento), o SuperCDMS identificou um sinal semelhante ao WIMP no nível 3-sigma, o que indica uma chance de 99,8% de uma descoberta real - uma “dica concreta”, como está sendo chamada.
"Na física de alta energia, uma descoberta é reivindicada apenas com 5-sigma ou melhor", disse Mahapatra. “Portanto, isso é certamente muito emocionante, mas não totalmente convincente para os padrões. Só precisamos de mais dados para ter certeza. Por enquanto, temos que viver com essa sugestão tentadora de um dos maiores quebra-cabeças do nosso tempo. ”
Se esse é realmente um WIMP, será a primeira vez que uma partícula é diretamente observada, dando mais informações sobre o que é a matéria escura ... ou não.
Notoriamente ilusório, os WIMPs raramente interagem com a matéria normal e, portanto, são difíceis de detectar. Os cientistas acreditam que ocasionalmente ricocheteiam ou espalham bolas de bilhar de núcleos atômicos, deixando para trás uma pequena quantidade de energia capaz de ser rastreada por detectores subterrâneos, coletores de partículas como o Large Hadron Collider do CERN e até instrumentos no espaço como o Espectrômetro Magnético Alfa (AMS) montado na Estação Espacial Internacional.
O experimento CDMS, localizado a 800 metros do subsolo da mina de Soudan, no norte de Minnesota, e gerenciado pelo Laboratório Nacional de Aceleração Fermi do Departamento de Energia dos Estados Unidos, pesquisa a matéria escura desde 2003. O experimento usa tecnologia de detector muito sofisticada e análises avançadas técnicas para permitir que os alvos de germânio e silício, resfriados criogênicamente (temperatura zero quase absoluta a -460 graus F), procurem o raro recuo de partículas de matéria escura.
Essa detecção recém-anunciada realmente vem de dados adquiridos durante uma fase anterior do experimento.
"Este resultado é de dados obtidos há alguns anos usando detectores de silício fabricados em Stanford que agora estão extintos", disse Mahapatra. “O aumento do interesse na região WIMP de baixa massa nos motivou a concluir a análise da exposição ao detector de silício, que é menos sensível que o germânio para massas WIMP acima de 15 giga-elétron-volts [um GeVa é igual a um bilhão de elétron-volts], mas mais sensível para massas inferiores. A análise resultou em três eventos, e o fundo estimado é de 0,7 eventos. ”
Embora Mahapatra diga que o resultado é certamente encorajador e digno de mais investigações, ele alerta que ainda não deve ser considerado uma descoberta.
"Temos apenas 99,8% de certeza e queremos ter 99,9999% de certeza", disse Mahapatra. “Na 3-sigma, você tem uma dica de algo. No 4-sigma, você tem evidências. Na 5-sigma, você tem uma descoberta. ”
"Na medicina, você pode dizer que está curando 99,8% dos casos, e tudo bem. Quando você diz que fez uma descoberta fundamental na física de alta energia, não pode estar errado. "
- Dr. Rupak Mahapatra, pesquisador principal do SuperCDMS, Texas A&M University
A colaboração continuará a sondar esse setor WIMP usando os detectores de germânio operacional do experimento SuperCDMS Soudan e está considerando o uso de detectores de silício maiores e mais avançados de 6 polegadas, desenvolvidos no Departamento de Engenharia Elétrica do Texas A&M em experimentos futuros.
A equipe detalhou seus resultados em um artigo publicado no arXiv que eventualmente aparecerá emCartas de Revisão Física. Mahapatra também anunciará os resultados hoje às 12h. CDT em uma palestra no Instituto Mitchell de Física e Astronomia Fundamental.
Fonte: Texas A&M University
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