Intrigantes Indícios de Matéria Negra

Nos últimos 15 dias surgiram notícias importantes sobre a potencial detecção das partículas que, segundo algumas teorias, compõem a matéria negra do Universo. O primeiro anúncio veio da equipa do AMS (Alpha Magnetic Spectrometer), instalado na Estação Espacial Internacional desde Maio de 2011. No dia 3 de Abril, o líder do projecto, o físico Samuel Ting, do MIT, anunciou que, nos 18 primeiros meses da missão, o AMS detectou 25 mil milhões de raios cósmicos. Destes, cerca de 400 mil foram identificados como positrões (a anti-partícula do electrão). Este número elevado constitui uma anomalia que implica a existência de alguma fonte de positrões não identificada. Segundo Ting, este excesso de positrões pode ser explicado se a matéria negra for constituída por partículas elementares designadas genericamente de WIMPs (Weakly Interacting Massive Particle). De facto, a teoria prevê que a colisão entre dois neutralinos, o mais leve WIMP, dá origem a positrões de alta energia com propriedades semelhantes aos observados. Ting observa que, apesar de intrigante, a análise não permite ainda concluir pela detecção dos neutralinos. Existe outra fonte possível de positrões (os pulsares) e a distinção entre as duas possibilidades é possível mas requer a acumulação de uma maior quantidade de dados pelo AMS.

Por outro lado, no dia 13 de Abril, Kevin McCarthy, membro da equipa do CDMS-II (Cryogenic Dark Matter Search) anunciou, na reunião da Sociedade Americana de Física, a possível detecção de três WIMPs com uma significância de 3-sigma (probabilidade de 99.8% de que não se trata de um evento aleatório), abaixo dos 5-sigma (probabilidade de 99.9999% de que não se trata de um evento aleatório) necessários para que a detecção seja aceite como uma descoberta. O CDMS detecta a energia libertada pela colisão de partículas de matéria negra com núcleos atómicos com detectores de silício e germânio mantidos a temperaturas próximas do zero absoluto (0 Kelvin ou -273.15 Celsius). O sinal detectado corresponde a partículas com uma massa de 8.6 GeV (Giga-electrão Volt, e.g., o protão têm uma massa ligeiramente inferior a 1 GeV) que é consistente com uma possível detecção anunciada em 2011 por um outro projecto, o CoGeNT. Por outro lado, um projecto europeu para a detecção da matéria negra, o XENON 100, deveria ter já detectado WIMPs nesta gama de energias, se existissem, pelo que por enquanto a situação é inconclusiva.

O que é importante realçar nestas notícias é o facto de podermos estar no limiar de uma descoberta fundamental para o nosso conhecimento do Universo. A matéria negra é assim chamada porque é detectada apenas pela sua influência gravitacional sobre a matéria “normal”, formada por átomos ou os seus constituintes. Na realidade, o termo “normal” é no mínimo enganador uma vez que, segundo uma análise recente dos dados obtidos com o observatório Planck, a matéria “normal” é responsável por apenas 4.9% da energia total do Universo, ao passo que a matéria negra é responsável por 26.8%!