Em junho deste ano, físicos que trabalham no detector de matéria escura XENON1T anunciaram a medição de um curioso sinal em seu experimento – que compreende 2 toneladas de xenônio ultrapuro. O sinal teve uma significância estatística de 3,5σ ou menos, que está bem abaixo do nível 5σ que normalmente é necessário para uma descoberta em física de partículas.
Em um preprint publicado na época, a equipe sugeriu que o sinal – um excesso em eventos de recuo de elétrons de baixa energia – poderia ter três explicações. O mais comum é que foi causado pela contaminação do xenônio ultrapuro por trítio radioativo.
Uma explicação mais intrigante, eles disseram, é que o sinal é a detecção de partículas hipotéticas chamadas axions que poderiam ser emitidas pelo sol. A terceira possibilidade é que o excesso seja causado por neutrinos interagindo com o xenônio de forma inesperada – o que também seria muito interessante.
Agora, a pré-impressão original foi publicada na Physical Review D e na Physical Review Letters, cinco artigos teóricos que apresentam uma ampla gama de explicações tentadoras para o excesso.
Partícula semelhante a um eixo
Trabalhando no Japão, Fuminobu Takahashi, Masaki Yamada e Wen Yin dizem que o sinal pode estar relacionado a uma hipotética partícula semelhante a um axião (ALP) com uma massa de alguns keV / c2 que interage com o elétron. Além de explicar o sinal XENON1T, tal ALP poderia ser um constituinte da matéria escura e sua existência poderia explicar uma anomalia no resfriamento observado de estrelas anãs brancas e gigantes vermelhas.
Enquanto isso, na Alemanha, Andreas Bally, Sudip Jana e Andreas Trautner consideram que o sinal misterioso pode ser o trabalho de um bóson de calibre hipotético que medeia uma nova interação entre os neutrinos solares e os elétrons.
Um artigo escrito por Nicole Bell et al. defende um “candidato a matéria escura luminosa de massa relativamente baixa”, como a fonte do excesso. Eles sugerem que essa partícula de matéria escura poderia entrar no detector em um “estado leve” e ser espalhada em um “estado pesado” que decairia ao emitir um fóton. Esse fóton, então, interagiria com um elétron no detector para criar o sinal observado.
Impulso galáctico
Outra proposta de matéria escura vem de Bartosz Fornal e colegas que sugerem que as partículas frias de matéria escura, de outra forma lentas, poderiam receber um impulso de energia do centro da galáxia e colidir com elétrons XENON1T.
A quinta ideia vem de Joseph Bramante e Ningqiang Song, no Canadá, que argumentam que o sinal poderia vir do espalhamento de um tipo de matéria escura que é uma relíquia térmica do universo primitivo.
Eles podem não estar todos certos, e será muito interessante ver se um sinal semelhante aparecerá em futuros experimentos de matéria escura.
Publicado em 16/10/2020 09h35
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