Picos em um detector podem apontar para uma nova física.
Dois sinais intrigantes detectados em um pequeno detector de ondas gravitacionais podem representar todos os tipos de fenômenos exóticos – da nova física à matéria escura interagindo com buracos negros e vibrações próximas ao início do universo. Mas, por causa da novidade do experimento, os pesquisadores estão sendo cautelosos ao reivindicar uma descoberta de qualquer tipo.
Instalações como o Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) usam gigantescos detectores movidos a laser para procurar enormes ondulações no tecido do espaço-tempo conhecidas como ondas gravitacionais. Eles vêm das colisões de buracos negros e estrelas de nêutrons no universo distante, que são eventos tão poderosos que sacodem o espaço-tempo e enviam ondas com comprimentos de onda medidos em centenas de quilômetros.
Muito antes de esses enormes observatórios serem construídos, os cientistas suspeitavam da existência de ondas gravitacionais de tais tamanhos, porque sabiam que buracos negros e estrelas de nêutrons às vezes deveriam colidir, disse Michael Tobar, físico da Universidade da Austrália Ocidental em Perth, ao Live Science.
Mas não há fontes bem conhecidas de ondas gravitacionais com comprimentos de onda mais curtos, entre alguns pés e alguns quilômetros, acrescentou. No entanto, “no universo, sempre há coisas que não esperamos”, disse Tobar.
Nos últimos anos, assistimos a um impulso para construir detectores que possam pesquisar essas ondas gravitacionais menores, incluindo um construído por Tobar e seus colegas. Seu dispositivo consiste em um disco feito de cristal de quartzo de 1 polegada (3 centímetros) de diâmetro, com uma câmara ressonante que produz um sinal elétrico sempre que vibra em certas frequências.
Tobar comparou a configuração a um sino ou gongo que toca em um determinado tom. “Se uma onda gravitacional atingisse isso, seria excitante”, disse ele. O toque no cristal é então captado como um sinal eletromagnético por sensores elétricos.
Os pesquisadores colocaram seu detector atrás de vários escudos de radiação para protegê-lo de campos eletromagnéticos de fundo e o resfriaram a temperaturas extremamente baixas para minimizar as vibrações térmicas no aparelho.
Durante a execução do experimento de 153 dias, o cristal tocou duas vezes, cada vez por um ou dois segundos. As descobertas da equipe apareceram em 12 de agosto na revista Physical Review Letters.
Os cientistas agora estão tentando descobrir o que causou esses resultados. Partículas carregadas chamadas raios cósmicos fluindo do espaço são uma explicação possível, disse Tobar. Um tipo até então desconhecido de flutuação térmica no cristal, que deveria ser mínimo devido às temperaturas superfrias, poderia ser outro, acrescentou.
Mas também há uma série de perspectivas exóticas, como um tipo de matéria escura conhecida como axion girando em torno de um buraco negro e emitindo ondas gravitacionais, escreveram os pesquisadores em seu artigo. Muitas explicações podem exigir física previamente desconhecida além do modelo padrão que descreve quase todas as partículas subatômicas e forças no universo, disse Tobar.
Pouco depois do Big Bang, os cosmologistas acham que o universo passou por um período chamado de inflação, durante o qual se expandiu exponencialmente em tamanho, disse Francesco Muia, um físico teórico da Universidade de Cambridge, no Reino Unido, que não esteve envolvido no trabalho. Ciência.
No final desta era, o universo pode ter passado por uma transição de fase, como se a água mudasse de um estado líquido para um estado gasoso quando ferve, disse ele. Se isso acontecesse, a transição poderia ter depositado grandes quantidades de energia na estrutura do espaço-tempo, gerando ondas gravitacionais que poderiam ser vistas por este experimento, disse Muia.
Ele não acha que ainda há evidências suficientes para dizer quais foram os eventos no cristal, de uma forma ou de outra, mas ele está animado com este experimento e outros como ele entrando online em um futuro próximo.
Tobar concordou. “Seria bom se fossem ondas gravitacionais, mas quem sabe”, disse ele.
Agora que os pesquisadores têm essas detecções sob controle, eles podem construir mais sensores como este, acrescentou. Se vários dispositivos virem o mesmo sinal ao mesmo tempo, isso pode apontar potencialmente para algo no universo e ajudar a descartar processos internos como flutuações térmicas dentro do cristal.
Publicado em 21/09/2021 12h56
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