Especial Matéria Escura: Do que a matéria escura é feita?

O telescópio de raios X Chandra detectou uma partícula misteriosa no Aglomerado de Perseu em 2014, que está sendo chamada de bulbulon, que já entrou na fila de candidatos a partícula de matéria escura.[Imagem: NASA]

Átomos de matéria escura

Com a detecção das ondas gravitacionais, e a eventual confirmação da existência dos buracos negros, a atenção se volta agora para um dos dois enormes "vazios escuros" da teoria cosmológica atual: a matéria escura - a outra incógnita é a energia escura, mas ela está envolta em uma escuridão muito maior. Embora quase um século já tenha se passado desde que um astrônomo usou pela primeira vez o termo "matéria escura", na década de 1930, a substância ainda carece de explicações. Os físicos podem medir seus efeitos gravitacionais sobre os movimentos das galáxias e outros corpos celestes, mas o que a constitui permanece um mistério. Como seu efeito conhecido é unicamente gravitacional, o aprimoramento da detecção das ondas gravitacionais poderá ajudar nessa busca. De qualquer forma, ainda que os cientistas não saibam do que a matéria escura é feita, eles estão cheios de ideias.

Os físicos têm sugerido inúmeras possibilidades para os "átomos de matéria escura" ao longo dos anos, cada uma exigindo suas próprias técnicas e instrumentos de detecção. Você não sabe qual experimento no final irá revelá-la. E se você não considerar o experimento certo, então você pode não encontrá-la," diz Neal Weiner, professor de física da Universidade de Nova Iorque, nos EUA. Nesta série de reportagens, baseada em uma compilação feita pela pesquisadora Laura Dattaro, do Fermilab, nos EUA, serão discutidos os principais candidatos a átomos de matéria escura e as possibilidades de detecção de cada um.

WIMPs

O termo WIMP engloba várias partículas hipotéticas de matéria escura, algumas das quais serão apresentadas em nossa série. O termo é uma sigla para Weakly Interacting Massive Particles, partículas maciças fracamente interativas, englobando a ideia de que as partículas de matéria escura não interagem entre si. As WIMPs teriam entre 1 e 1000 vezes a massa de um próton e interagiriam umas com as outras apenas através da força fraca, a força responsável pelo decaimento radioativo. As WIMPs estão em primeiro lugar na lista de apostas dos físicos, mas uma recente onda de dados lançou dúvidas sobre sua existência, incluindo o experimento LUX, o observatório Xenon100 e o detector espacial AMS.

A caçada continua, no espaço e na terra, incluindo otimizações desses experimentos e ainda os enormes detectores do LHC. Mas, para se manterem no topo da lista de preferências, as WIMPs estão ficando sem tempo para se mostrar, à medida que esses mesmos experimentos ampliam as restrições sobre sua massa, força da interação e outras propriedades. Se as WIMPs não aparecerem logo, isto significará um impulso para novas soluções mais criativas e mais audaciosas. Se nós não as virmos, elas irão, pelo menos, acabar fechando o capítulo sobre um paradigma realmente dominante que tem sido o guia no campo por muitos e muitos anos," reconhece a professora Mariangela Lisanti, da Universidade de Princeton.

Fonte: Inovação Tecnológica