A prova da existência de matéria escura foi encontrada? Talvez. O mais estranho é que terá sido encontrada numa mina no meio de Minnesota, em vez do espaço profundo!
Os pesquisadores envolvidos no chamado Cryogenic Dark Matter Search (CDMS) podem ter encontrado partículas de matéria escura numa mina de ferro abandonada no norte de Minnesota.
Quando a equipa de CDMS II olhou para o resultado dos últimos dados, após a contabilização de todas as partículas de fundo, bem como quaisquer falhas nos detectores, tiveram uma surpresa. Os seus modelos estatísticos previram que veriam 0,8 eventos entre 2007 e 2008, mas em vez disso viram dois.
A experiência de procura de matéria escura localiza-se cerca de 800 metros debaixo do solo na mina Soudan no Norte do Minnesota e usa 30 detectores feitos de Germânio e silício de forma a detectar partículas WIMP. Os detectores são arrefecidos a temperaturas próximas do zero absoluto. A interacção das partículas com o detector cristalino “depositam” energia sob a forma de calor e de cargas que se movem num campo eléctrico. Sensores especiais detectam estes sinais, os quais são amplificados e guardados em computadores para estudos posteriores. Uma comparação do tamanho e timing destes dois sinais (calor e carga) permite aos cientistas dizer se a partícula que interagiu com o cristal era uma WIMP ou uma das numerosas partículas conhecidas que resultam do decaimento radioactivo ou do espaço na forma de raios cósmicos. Estas partículas de fundo devem ser quase todas filtradas se quisermos ver apenas sinais WIMP.
Para evitar estes sinais de fundo foram utilizadas camadas de material protector assim como 800 metros de rocha. A experiência CDMS tem procurado matéria escura desde 2003. Os últimos dados não tinham mostrado qualquer evidência de WIMP, mas asseguraram que as partículas de fundo tinham sido suprimidas para um nível onde apenas alguns ou apenas uma interacção WIMP por ano poderia ser detectada. Os dados entre 2007 e 2008 mostram que, aproximadamente, duplicou a soma de todas as séries anteriores. Com cada série de dados, foi avaliada a eficiência de cada detector, excluindo períodos em que estes não funcionaram correctamente. A operação de acesso ao detector é acompanhada pela exposição frequente a duas fontes de radiação: Raios gama e neutrões. Os raios gama são a principal fonte de detecção de matéria de fundo na experiência. Os neutrões apenas interagem com os núcleos de germânio.
Toda a análise de dados é feita sem olhar para a região de dados que talvez contenha WIMP. Esta técnica é usada para evitar a existência de eventos que se possam assemelhar às características das interacções das WIMP. Nesta nova série de dados foram observados dois eventos consistentes com as características esperadas. Contudo, ainda há hipóteses de esses eventos se tratarem de partículas de fundo. A equipa não reivindicou a descoberta da matéria escura, porque o resultado não é estatisticamente significativo. Há algumas probabilidades que este resultado se deva apenas às flutuações do ruído de fundo. Para poderem alegar ter detectado matéria escura a experiência deveria ter cinco eventos acima do fundo esperado.
A experiência CDMS II usou dispositivos supersensíveis para medir os eventos muito raros. Interacções WIMP são colisões numa escala sub-atómica que produzem sinais com magnitudes muito mais fracos do que o ruído de fundo. Sinais de fundo podem simular esses eventos, e muitos destes sinais ocorrem com muito mais frequência do que as colisões WIMP. Para proteger a experiência, tanto quanto possível de raios cósmicos, radiação gama, e partículas como neutrões e electrões, o CDMS II utiliza a própria terra: porque as WIMP reagem muito mais raramente com a matéria comum que o fundo não desejado.
Para saber mais sobre esta pesquisa clique aqui e aqui. Aqui podem ver o filme e os slides da apresentação dos resultados da experiência.
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