Dois experimentos em busca do sussurro de uma partícula que evita que galáxias inteiras se separem publicaram recentemente alguns resultados contraditórios. Um apareceu de mãos vazias, enquanto o outro nos dá todos os motivos para continuar procurando.
Os bósons escuros são candidatos à matéria escura com base em partículas portadoras de força que realmente não possuem muita força.
Ao contrário dos bósons com os quais estamos mais familiarizados, como os fótons que ligam as moléculas e os glúons que mantêm os núcleos atômicos unidos, uma troca de bósons escuros mal afetaria seus arredores imediatos.
Se eles existissem, por outro lado, sua energia coletiva poderia ser responsável por formar a matéria escura – a massa ausente que fornece a gravidade extra necessária para manter nosso Universo de estrelas em suas formações familiares.
Infelizmente, a presença de tais bósons seria tão detectável quanto um murmúrio em uma tempestade. Para um físico, entretanto, um murmúrio pode ser suficiente para ainda ser perceptível, dado o tipo certo de experimento.
Os dois estudos – um liderado por pesquisadores do Massachusetts Institute of Technology (MIT), o outro pela Aarhus University, na Dinamarca – procuraram diferenças sutis no posicionamento de um elétron em um isótopo conforme ele saltava entre os níveis de energia. Se oscilasse, isso poderia ser um sinal revelador de um empurrão de um bóson escuro.
Esse bóson, em teoria, viria de uma interação entre o elétron em órbita e os quarks que formam os nêutrons no núcleo do átomo.
A equipe liderada pelo MIT usou um punhado de isótopos de itérbio para seu experimento, enquanto o cálcio foi o elemento de escolha para o grupo liderado pela Universidade de Aarhus.
Ambos os experimentos alinharam seus dados em um tipo de gráfico específico para medir esses tipos de movimentos em isótopos. Embora o experimento baseado em cálcio tenha aparecido conforme previsto, o gráfico de itérbio estava desativado, com um desvio estatisticamente significativo na linearidade do gráfico.
Este não é um motivo para celebração de qualquer tipo. Por um lado, embora um bóson pudesse explicar os números, o mesmo poderia acontecer com uma diferença na maneira como eles realizam os cálculos, um tipo de correção chamado de deslocamento quadrático de campo.
Exatamente por que um experimento pode ter encontrado algo estranho e o outro nada encontrou, também precisa de uma explicação.
Como sempre, precisamos de mais dados. Muito mais. Mas descobrir exatamente o que constitui mais de um quarto do Universo é uma das maiores questões da ciência, portanto, qualquer pista em potencial será perseguida com entusiasmo.
Adicionar novos tipos de partículas portadoras de força ao Modelo Padrão não é exatamente descartado por nada na física, mas encontrar uma seria um grande negócio.
No ano passado, os físicos ficaram empolgados com as partículas se afastando em ângulos estranhos, sugerindo uma força até então desconhecida em ação.
Da mesma forma, o número de elétrons recuando na configuração de matéria escura do XENON1T fez as línguas balançarem no início deste ano, convidando à especulação sobre um candidato hipotético à matéria escura chamado axion.
Por mais interessantes que sejam esses resultados, já tivemos nossos corações partidos antes. Em 2016, houve rumores de que um tipo de candidato à matéria escura chamado Madala Boson foi localizado entre os dados coletados pelo Grande Colisor de Hádrons em sua busca pela partícula de Higgs.
Essa partícula pode ser considerada uma espécie de versão escura do bóson de Higgs, emprestando à matéria escura sua força sem se tornar clara de nenhuma outra maneira.
O CERN jogou água fria sobre aquela fofoca, é triste dizer. O que não significa que tal partícula não exista ou que os sinais não sejam tentadores – apenas que não podemos confirmá-la com nenhum grau real de confiança.
Colliders maiores, equipamentos mais sensíveis e novas maneiras inteligentes de procurar empurrões e sussurros sutis de partículas virtualmente inexistentes podem um dia nos fornecer as respostas de que precisamos.
A matéria escura com certeza não vai facilitar.
Publicado em 20/09/2020 14h30
Artigo original:
Estudo original:
- https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.125.123002
- https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.125.123003
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