Ele não emite radiação eletromagnética e ninguém sabe realmente o que é, mas isso não impediu uma equipe de pesquisadores europeus de desenvolver um dispositivo que os cientistas usarão para detectar e determinar a natureza da matéria escura que compõe 1 / 4 da massa do nosso universo.
Os pesquisadores da Universidade de Zaragoza (UNIZAR) e do Institut d'Astrophysique Spatiale (IAS, na França), fizeram suposições sobre a natureza da matéria escura com base em estudos teóricos e desenvolveram um dispositivo chamado "bolômetro cintilante" para detectar o resultado de interação da matéria escura com o material dentro do detector.
“Um dos maiores desafios da Física hoje é descobrir a verdadeira natureza da matéria escura, que não pode ser observada diretamente - mesmo que pareça constituir um quarto da matéria do Universo. Portanto, temos que tentar detectá-lo usando protótipos como o que desenvolvemos ”, disse ao SINC Eduardo García Abancéns, pesquisador do Laboratório de Física Nuclear e Astropartículas da UNIZAR.
García Abancéns é um dos cientistas que trabalham no projeto ROSEBUD (sigla para Rare Objects SEarch com Bolometer UndergrounD), uma iniciativa internacional de colaboração entre o Institut d'Astrophysique Spatiale (CNRS-Universidade de Paris-Sul, na França) e a Universidade de Zaragoza, que se concentra na caça de matéria escura na Via Láctea.
Os cientistas trabalham na última década nessa missão no Laboratório Subterrâneo de Canfranc, em Huesca, onde desenvolveram vários detectores criogênicos (que operam em temperaturas próximas ao zero absoluto: 273,15 ° C). O mais recente é um "bolômetro cintilante", um dispositivo de 46 gramas que, nesse caso, contém um "cintilador" de cristal, composto de bismuto, germinação e oxigênio (BGO: Bi4Ge3O12), que atua como um detector de matéria escura.
Naturalmente, para construir qualquer tipo de detector de matéria escura, os pesquisadores tiveram que fazer algumas suposições sobre a natureza da própria matéria escura. A técnica de detecção desenvolvida pelos pesquisadores é baseada em vários estudos teóricos que apontam para partículas chamadas WIMPs (Weakly Interacting Massive Particles) como o principal constituinte da matéria escura.
“Essa técnica de detecção se baseia na medição simultânea da luz e do calor produzidos pela interação entre o detector e os WIMPs hipotéticos que, de acordo com vários modelos teóricos, explicam a existência de matéria escura”, explica García Abancéns.
O pesquisador explica que a diferença na cintilação das várias partículas permite que esse método diferencie entre os sinais que os WIMPs produziriam e outros produzidos por vários elementos da radiação de fundo (como partículas alfa, beta ou gama).
Para medir a minúscula quantidade de calor produzido, o detector deve ser resfriado a temperaturas próximas ao zero absoluto, e uma instalação criogênica, reforçada com tijolos de chumbo e polietileno e protegida da radiação cósmica que fica sob a montanha Tobazo, foi instalada no laboratório subterrâneo de Canfranc.
“O novo bolômetro cintilante teve um desempenho excelente, comprovando sua viabilidade como um detector em experimentos para procurar matéria escura e também como um espectrômetro gama (um dispositivo que mede esse tipo de radiação) para monitorar a radiação de fundo nesses experimentos”, diz García Abancéns.
O bolômetro cintilante está atualmente no Centro Universitário Orsay, na França, onde a equipe está trabalhando para otimizar a coleta de luz do dispositivo e realizando testes com outros cristais de BGO.
Este estudo, publicado recentemente na revista Optical Materials, faz parte do projeto europeu EURECA (European Underground Rare Event Calorimeter Array). Essa iniciativa, da qual participam 16 instituições europeias (incluindo a Universidade de Zaragoza e o IAS), visa construir um detector criogênico de uma tonelada e usá-lo na próxima década para caçar a matéria escura do Universo.
Fonte: FECYT (Espanha)
