Os investigadores mostram que, com apenas 60 dias de aquisição de dados, a LZ é a experiência de matéria escura mais sensível do mundo.
Isabel Lopes, investigadora principal do grupo do LIP que participa na experiência e professora do Departamento de Física da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra (FCTUC), afirma que estes resultados, disponibilizados em https://lz.lbl.gov/, «são um passo determinante para a deteção das partículas de matéria escura».
As partículas de matéria escura, uma forma de matéria que não emite, absorve ou interage de qualquer forma com a luz, nunca foram detetadas – mas isso pode estar prestes a mudar, segundo os cientistas que integram esta colaboração internacional. A contagem decrescente para uma descoberta pode ter sido iniciada com estes resultados.
«Planeamos adquirir cerca de 20 vezes mais dados nos próximos anos, por isso estamos só a começar. Há muita ciência para fazer e isso é muito excitante!», salienta Hugh Lippincott, da Universidade da Califórnia em Santa Bárbara e atual porta-voz da LZ.
Várias observações científicas indicam que a matéria escura é um ingrediente fundamental para a receita do cosmos. Essas observações apontam para que esta matéria desconhecida contribua em 85% para o conteúdo total de matéria do universo, sendo assim cinco vezes mais comum do que a matéria com que interagimos no nosso dia-a-dia.
Apesar de nunca ter sido observada diretamente, a sua influência gravitacional dita o movimento das grandes estruturas de matéria do universo e age como uma cola que mantém as galáxias coesas, alertando-nos indiretamente para a sua presença.
O detetor da LZ é composto por 10 toneladas de xénon líquido ultrapuro contido num tanque de titânio e observado por 494 sensores de luz capazes de detetar a mais ínfima quantidade de luz. Se a matéria escura interagir com a matéria normal, mesmo que muito fracamente, então é possível que colida com um núcleo de xénon e produza nele um sinal de cintilação capaz de ser medido pelos sensores de luz.
Além de fornecer informação precisa acerca da posição e tipo de partícula que interage no seu alvo, o detetor da LZ é capaz de medir energias com grande exatidão.
«É espantosa a precisão que é possível obter na determinação da energia», declara Guilherme Pereira, estudante de doutoramento da FCTUC que integra a equipa do LIP na LZ e que foi responsável pelos estudos que conduziram a essa elevada precisão, acrescentando que «fazer o doutoramento nesta equipa tem sido uma experiência extremamente estimulante».
A experiência LZ foi instalada a uma profundidade de 1.5 quilómetros, numa antiga mina de ouro convertida em laboratório (Sanford Lab), para proteger o detetor da radiação cósmica que chega à superfície da Terra.
A colaboração é constituída por 250 cientistas e engenheiros de mais de 35 instituições dos EUA, Reino Unido, Portugal e Coreia do Sul. A equipa portuguesa é composta por investigadores e estudantes de doutoramento e mestrado do LIP, que é um membro fundador da colaboração LZ.
A equipa do LIP deu numerosas contribuições fundamentais para a experiência LZ. Entre elas, «o desenvolvimento e implementação do sistema de controlo do detetor – o sistema nevrálgico da experiência – e do sistema que permite monitorizar em tempo real os dados adquiridos pela LZ.
Também desenvolveu ferramentas avançadas fundamentais para a análise e processamento de dados e liderou os estudos de decaimentos raros de xénon que estão entre os eventos mais raros do universo», relata Isabel Lopes.
A participação do LIP na experiência LZ é financiada pela Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT). A LZ é financiada pelo Department of Energy (DOE) dos Estados Unidos, pelo Science & Technology Facilities Council do Reino Unido, pelo Institute for Basic Science da Coreia do Sul e pelas instituições colaboradoras.
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