Detector de matéria escura registra evento com apenas 0,5% de chance de origem comum
O detector de matéria escura registrou uma interação com energia muito acima daquela prevista pelos modelos mais simples de WIMPs, o que abre espaço para hipóteses mais complexas sobre essas partículas.
Após cerca de um ano de análises para descartar interferências conhecidas, pesquisadores da Northwestern University e do experimento LUX-ZEPLIN permaneceram com um evento que ainda não possui explicação convincente. O resultado chama atenção porque a equipe calcula em apenas 0,5% a possibilidade de o sinal ter surgido de uma fonte comum já identificada pelo experimento.
Energia do evento desafia modelos mais simples
O aspecto mais intrigante está na quantidade de energia registrada durante a interação, que ultrapassa aquilo que os modelos mais tradicionais esperam das partículas WIMP.
Essas partículas hipotéticas aparecem há décadas entre as principais candidatas para explicar a matéria escura, mas o evento observado exigiria características bastante diferentes das versões mais simples dessa teoria.
Caso uma WIMP tenha provocado a interação, os cálculos apontam para uma partícula com massa equivalente a pelo menos 200 vezes aquela encontrada em um próton.
Esse resultado amplia o espaço para hipóteses que consideram formas mais complexas de matéria escura, em vez de limitar a interpretação aos modelos pesquisados com maior frequência.
Eric Dahl, professor de física e astronomia da Northwestern University, afirmou que a equipe examinou durante aproximadamente um ano diferentes explicações convencionais para o sinal registrado.
Nenhuma alternativa avaliada alcançou probabilidade superior a 1%, situação que justificou a divulgação do evento mesmo sem evidências suficientes para classificá-lo como matéria escura.
A importância dessa cautela aparece justamente porque um resultado isolado pode representar uma combinação rara de fenômenos ainda incompletamente compreendidos pelo experimento.
Para mudar esse cenário, novos eventos com características semelhantes precisariam surgir nos dados e formar um padrão incompatível com as fontes conhecidas de interferência.
Detector ainda precisa repetir o sinal
O LUX-ZEPLIN procura interações extremamente raras dentro de aproximadamente 10 toneladas de xenônio líquido ultrapuro, material escolhido por sua capacidade de registrar pequenas transferências de energia.
Quando uma partícula colide com um átomo desse elemento, o equipamento detecta sinais luminosos que permitem reconstruir propriedades importantes do episódio observado.
Essa estrutura fica instalada quase 1,6 quilômetro abaixo da superfície, em uma antiga mina na Dakota do Sul, posição que reduz fortemente a interferência causada por raios cósmicos.
Detectores externos e sistemas computacionais também ajudam a eliminar eventos associados a radioatividade, nêutrons e outros processos capazes de imitar uma interação incomum.
O radônio recebe atenção especial nesse trabalho porque seus processos de decaimento podem gerar sinais semelhantes àqueles procurados pelos pesquisadores de matéria escura.
A dificuldade de encontrar uma explicação desse tipo para o novo evento aumenta seu interesse científico, mas não elimina a possibilidade de outra fonte desconhecida aparecer posteriormente.
A matéria escura representa aproximadamente 85% de toda a matéria do universo, embora nenhum experimento tenha conseguido observá-la diretamente até agora.
Uma confirmação futura teria consequências profundas para a física porque poderia revelar partículas ou interações que não aparecem no atual Modelo Padrão.
Ainda existe bastante material para testar essa possibilidade, pois a análise atual utiliza somente cerca de um quarto dos dados previstos para toda a operação do LZ.
A equipe continuará procurando ocorrências semelhantes, já que a repetição do padrão poderá fortalecer a hipótese de nova física ou apontar para outra explicação ainda desconhecida.
O resultado foi apresentado na TeV Particle Astrophysics Conference, realizada no Japão, e deverá ser submetido à revista Physical Review Letters para avaliação científica.
Até que novas evidências apareçam, os pesquisadores tratam o episódio como uma anomalia relevante, e não como uma detecção confirmada de matéria escura.
Fonte: Northwestern University
