Um sinal luminoso registrado a cerca de 1,5 quilômetro abaixo da superfície, em uma antiga mina de ouro em Dakota do Sul, nos Estados Unidos, pode representar um dos maiores avanços da física em quase um século. Pesquisadores do experimento Lux-Zeplin (LZ) identificaram uma interação que, segundo a análise, pode ter sido provocada por uma partícula de matéria escura atingindo um núcleo atômico. A evidência, entretanto, ainda não é suficiente para afirmar que a misteriosa substância foi definitivamente detectada.
O fenômeno foi observado no Sanford Underground Research Facility, instalação construída nas profundezas de uma antiga mina na região de Black Hills. O detector utiliza cerca de 10 toneladas de xenônio líquido, material escolhido justamente pela possibilidade de registrar os raríssimos eventos provocados por partículas que interagem com a matéria convencional.
O resultado está sendo tratado pelos pesquisadores como um possível primeiro passo para compreender a matéria escura como uma partícula. A análise foi baseada em 220 dias de observações e identificou um sinal compatível com uma das principais candidatas teóricas para explicar esse componente invisível do Universo: as chamadas WIMPs, sigla em inglês para partículas massivas de interação fraca.
O que aconteceu dentro do detector
A hipótese é que uma WIMP tenha atravessado o detector e colidido com um átomo de xenônio. Quando isso ocorre, a interação pode produzir um pequeno clarão de luz, que é captado pelos sensores instalados ao redor do equipamento.
A possibilidade é especialmente intrigante porque as WIMPs, caso realmente existam e sejam responsáveis pela matéria escura, interagiriam muito raramente com a matéria comum. A maior parte dessas partículas poderia atravessar objetos sem deixar qualquer sinal perceptível.
Os pesquisadores estimam que uma quantidade enorme delas atravesse continuamente até mesmo o corpo humano. Uma estimativa apresentada pela equipe indica que algo próximo de 100 mil WIMPs poderia passar pela ponta de um dedo a cada segundo, viajando a aproximadamente 800 mil quilômetros por hora.
O problema é que detectar uma dessas interações é extremamente difícil. O experimento foi instalado no subsolo justamente para reduzir a interferência provocada pela radiação existente na superfície e aumentar as chances de identificar um evento genuinamente relacionado à matéria escura.
Resultado ainda não confirma a descoberta
Apesar da expectativa, os cientistas evitam declarar que finalmente encontraram a matéria escura. Isso ocorre porque o resultado alcançado pelo Lux-Zeplin está em 2,6 sigma, enquanto a física de partículas tradicionalmente exige 5 sigma para considerar uma descoberta confirmada.
A diferença é significativa. O nível de 5 sigma corresponde a uma probabilidade inferior a uma em um milhão de que o resultado seja explicado por uma flutuação estatística ou outro fenômeno não relacionado à descoberta. No caso observado pelo LZ, existe uma possibilidade estimada de aproximadamente 0,5% de que o sinal tenha outra explicação, como algum efeito de fundo ainda não identificado.
Por isso, os próprios pesquisadores classificam o resultado como uma pista extremamente promissora, e não como uma confirmação definitiva.
Por que a matéria escura é tão importante?
A matéria escura é uma das maiores incógnitas da ciência moderna. Embora não possa ser observada diretamente por meio da luz, os pesquisadores conseguem identificar efeitos gravitacionais que indicam sua presença.
As estimativas atuais apontam que a matéria comum, aquela que forma estrelas, planetas, seres humanos e todos os objetos observáveis, corresponde a aproximadamente 5% do conteúdo do Universo. A matéria escura representaria cerca de 27%, enquanto os aproximadamente 68% restantes seriam atribuídos à ainda enigmática energia escura.
Uma das maneiras de estudar esse fenômeno é observar como sua gravidade afeta a luz. De acordo com a relatividade geral, objetos com grande massa deformam o espaço-tempo e podem desviar a trajetória da luz. Esse fenômeno, conhecido como lente gravitacional, permite aos astrônomos mapear indiretamente a distribuição de matéria escura em estruturas cósmicas.
WIMPs são uma das principais apostas
Durante décadas, as WIMPs estiveram entre as principais candidatas para explicar a natureza da matéria escura. A ideia é que sejam partículas extremamente massivas em comparação com as partículas que compõem a matéria convencional, mas que apresentem uma interação muito fraca com ela.
No evento analisado pelo Lux-Zeplin, a partícula responsável pelo sinal teria uma massa superior a 200 vezes a de um próton ou nêutron, segundo os dados apresentados sobre o experimento.
A identificação de uma WIMP seria particularmente importante porque transformaria uma hipótese cosmológica em uma evidência experimental sobre a composição da matéria escura.
