Zurique — InkDesign News — Uma equipe internacional de físicos, liderada por pesquisadores da Universidade de Zurique (UZH), acaba de alcançar um novo patamar na busca por partículas de matéria escura de baixa massa. Utilizando um detector inovador, sensível a fótons de baixíssima energia, o grupo conseguiu explorar regiões do universo subatômico nunca antes acessadas por experimentos, segundo estudo divulgado nesta semana.
O Contexto da Pesquisa
Estima-se que cerca de 80% da massa do universo seja composta por matéria escura—ainda que sua verdadeira natureza permaneça desconhecida para a física moderna. Experimentos tradicionais se concentram em partículas com massa semelhante às encontradas no modelo padrão, como elétrons e prótons. No entanto, se as partículas de matéria escura forem mais leves que um elétron, os métodos atuais, baseados em detectores de xenônio líquido, dificilmente as identificariam. Até hoje, todas as tentativas diretas de detecção fracassaram, mas o próprio insucesso é interpretado como dado fundamental na delimitação do território ainda inexplorado da física de partículas.
Resultados e Metodologia
A equipe liderada por Laura Baudis, Titus Neupert, Björn Penning e Andreas Schilling (UZH) empregou um detector supercondutor de nanofio (SNSPD) aprimorado, alcançando um limite de sensibilidade de aproximadamente um décimo da massa de um elétron. Esse avanço permitiu investigar a existência de partículas de matéria escura com massa abaixo de 1 megaelétron-volt (MeV). Em sua prova de conceito de 2022, o dispositivo já se mostrara capaz de responder a fótons de baixíssima energia: ao interagir com o nanofio, o fóton aumenta brevemente sua resistência elétrica, fornecendo sinal mensurável.
No novo experimento, os pesquisadores adaptaram o SNSPD, substituindo nanofios por microfios supercondutores e adotando uma geometria plana e fina, tornando-o sensível à direção das partículas incidentes. Isso é crucial, pois se presume que a Terra atravessa um “vento” de matéria escura, variando de direção ao longo do ano. Dispositivos com essa capacidade ajudam a diferenciar possíveis sinais reais de matéria escura de outros tipos de radiação.
“Esta é a primeira vez que pudemos buscar partículas de matéria escura em uma faixa tão baixa de massa, graças a uma nova tecnologia de detecção.”
(“This is the first time we’ve been able to search for dark matter particles in such a low mass range, made possible by a new detector technology.”)— Laura Baudis, Primeira Autora, Universidade de Zurique
Implicações e Próximos Passos
As melhorias sugerem que, futuramente, o SNSPD poderá detectar partículas com massas ainda menores, adentrando um regime até então inacessível. A equipe planeja instalar o sistema em ambientes subterrâneos, onde estará melhor protegido de radiações externas—condição ideal para experimentar maior sensibilidade.
“Acreditamos que avanços tecnológicos adicionais poderão permitir a detecção de sinais de partículas de matéria escura com massas ainda menores. Também queremos implantar o sistema em ambientes subterrâneos, proporcionando melhor proteção contra fontes externas de radiação.”
(“Further technological improvements to the SNSPD could enable us to detect signals from dark matter particles with even smaller masses. We also want to deploy the system underground, where it will be better shielded from other sources of radiation.”)— Titus Neupert, Universidade de Zurique
Modelos atuais para partículas mais leves enfrentam restrições astrofísicas e cosmológicas significativas, ampliando o desafio e a relevância dos avanços da equipe suíça.
A linha de pesquisa avança para métodos inovadores e sensibilidade aprimorada frente aos enigmas do cosmos. Nos próximos anos, espera-se que novos testes subterrâneos ofereçam respostas ainda mais precisas sobre a massa e interações possíveis das partículas de matéria escura, consolidando o método como referência nos experimentos globais.
Fonte: (ScienceDaily – Ciência)
