Rochas antigas podem conter informação sobre a matéria negra
Uma nova investigação conduzida pela Virginia Tech procura provas da existência de matéria negra nos cristais.
O universo visível representa apenas 5% do cosmos, e uma equipa liderada pela Virginia Tech está à procura de vestígios do resto. Não estão a usar telescópios ou colisores de partículas, mas estão a analisar e a estudar rochas com milhares de milhões de anos à procura de vestígios de matéria negra.
Teorias da matéria negra a serem testadas no novo laboratório
Patrick Huber e uma equipa interdisciplinar de várias universidades começaram a passar do trabalho teórico para o trabalho experimental. O prémio Growing Convergence Research apoia o estudo com 3,5 milhões de dólares e um prémio da National Nuclear Security Administration de 750.000 dólares. Com isto, Huber está a começar a construir um novo laboratório em Robeson Hall para testar as teorias da matéria negra - e outras informações durante esta pesquisa, se possível.
Os investigadores só podem inferir a existência da matéria negra devido ao facto de os objetos no Universo caírem mais depressa do que deveriam em direção ao centro de uma galáxia. A gravidade da matéria negra é responsável pelo impulso da queda. Pensa-se que a matéria negra interage com outra matéria de forma fraca e impercetível, exceto quando alguma choca com o núcleo de um átomo de matéria visível. Quando a matéria negra se afasta da colisão, o núcleo deposita uma faísca de energia.
Ao longo dos últimos 50 anos, os físicos realizaram diferentes experiências com matéria negra na esperança de conseguirem vislumbrar estes raros eventos de recuo. Até agora, a matéria escura tem-se mantido escura, sem que se vejam faíscas de energia. Os físicos ainda não viram qualquer prova concreta da existência de matéria negra, pelo que agora estão a ir mais fundo.
Se a matéria negra existe, há uma hipótese de ter interagido com a Terra. Por isso, os cientistas decidiram que talvez devessem começar a procurar provas antigas em rochas e minerais. A ideia de utilizar rochas foi proposta pela primeira vez nos anos 80, mas devido aos avanços tecnológicos, encorajou investigadores como Huber a rever esta ideia.
"É uma loucura. Quando ouvi falar desta ideia pela primeira vez, pensei - isto é de loucos. Quero fazê-lo", disse Huber, membro sénio do corpo docente sénior William E. Hassinger, Jr.
Huber é um físico teórico e concebeu uma teoria sobre a forma de resolver o problema. Depois quis ver se conseguia executar a teoria.
"Outras pessoas, na sua crise de meia-idade, podem ter uma amante ou comprar um carro desportivo. Eu tenho um laboratório", disse Huber.
Técnicas de imagiologia para descobrir a destruição
Huber e os seus colegas desenvolveram e utilizaram técnicas de imagiologia para descobrir pequenos sinais de destruição deixados por antigas interações da matéria negra nas estruturas cristalinas. Quando uma partícula de alta energia colide e faz ricochete num núcleo de uma rocha, o recuo pode deslocar o núcleo para fora do lugar, disse Vsevolod Ivanov, investigador do Instituto de Segurança Nacional da Virginia Tech. O núcleo deslocado e o espaço deixado por ele provocam alterações estruturais nos cristais.
“Pegamos num cristal que foi exposto a diferentes partículas durante milhões de anos e subtraímos as distribuições que correspondem a coisas que conhecemos”, disse Ivanov. “O que sobrar deve ser algo novo, e isso pode ser a matéria negra”.
As experiências com matéria negra são conduzidas principalmente no subsolo, uma vez que isso ajuda a diminuir a interferência de outras partículas de alta energia - os raios cósmicos - mas o facto de serem subterrâneas também cria problemas. A Terra tem um fundo radioativo pulsante que pode mover núcleos.
Para dar início à imagiologia, Huber está a trabalhar com investigadores do Instituto de Investigação do Cérebro da Universidade de Zurique, que forneceram acesso à tecnologia de imagiologia microbiológica que também é utilizada para obter imagens de sistemas nervosos de animais.
A equipa começou a gerar imagens 3D de renderização de alta energia em fluoreto de lítio sintético. Os cristais artificiais não serão um bom detetor de matéria escura, disse Huber, mas ajudarão a estabelecer a gama completa de sinais, mantendo o cristal intacto.
Referência da notícia:
Ancient rocks may bring dark matter to light | Virginia Tech News | Virginia Tech