Um experimento que busca de sinais de matéria escura pode ter encontrado um novo elemento que até então só havia sido considerado hipoteticamente. Sinais suspeitos detectados pelos pesquisadores do Xenon1T em um tanque de xenônio líquido debaixo de uma montanha na Itália poderiam apontar para a existência de uma partícula anteriormente não detectada chamada áxion.

Os físicos teóricos propuseram a existência de áxions pela primeira vez na década de 1970, a fim de resolver problemas matemáticos que governam a força forte, que une partículas chamadas quarks. Mas os áxions se tornaram também uma explicação popular para a matéria escura, a substância misteriosa que compõe 85% da massa do universo, mas não emite luz.

Mas muita calma nessa hora: não há certeza de que os áxions tenham sido de fato detectados. Apesar de dois anos de coleta de dados, a sugestão de um sinal ainda é fraca se comparada com o que a física exige para anunciar a descoberta de uma nova partícula. “Com o tempo, à medida que mais dados são recebidos”, explica Kai Martens, físico da Universidade de Tóquio que trabalhou no experimento, “ainda é possível que a evidência de um sinal desapareça”.

E mesmo que a descoberta seja confirmada, ainda não está certo se essas partículas explicam a maior parte da massa desconhecida no universo. Esses áxions, que parecem estar saindo do Sol, não agem como a “matéria escura e fria” que os físicos acreditam que preenche halos em torno das galáxias, de acordo com Martens. Seriam partículas recém-criadas, enquanto a maior parte da matéria escura parece ter permanecido inalterada por bilhões de anos desde o início do universo.

Ainda assim, os pesquisadores detectaram um sinal que pode levar a uma grande descoberta. O experimento Xenon1T é conduzido no Laboratório Nacional Gran Sasso, na Itália, em um tanque subterrâneo escuro de 3,5 toneladas de xenônio líquido. Quando uma partícula cruza tanque, pode gerar pequenos flashes de luz e liberar elétrons a partir de um átomo de xenônio.

A maioria dessas interações, também conhecidas como “eventos”, ocorre com partículas que já conhecemos, como múons, raios cósmicos e neutrinos – cientistas chamam isso de “ruído de fundo”. Uma nova partícula em potencial precisa ser forte o suficiente para ultrapassar esse ruído e ser detectada. Os cientistas estimam o número de eventos em segundo plano no Xenon1T em 232, mas o experimento detectou 285 – um excesso de 53 eventos. 

Xenon1T/Divulgação

Especialistas montam o detector do Xenon1T no laboratório Gran Sasso. Imagem: LNGS/Divulgação

Uma explicação pode ser uma nova fonte de contaminação, anteriormente não considerada, causada pela presença de pequenas quantidades de trítio no detector do Xenon1T. De acordo com os cientistas envolvidos no experimento, pelo menos outros dois efeitos físicos poderiam explicar os dados coletados, mas exigiriam uma reformulação nas leis da física. Então, áxions vindos do Sol são a explicação mais provável.

O estudo ainda carece de avaliação por físicos que não participaram do experimento, e dados e documentos sobre a descoberta ainda não foram disponibilizados. “Se isso for certo, essa é a maior descoberta área desde a aceleração cósmica”, afirmou ao LiveScience a especialista em áxions Chanda Prescod-Weinstein, física da Universidade de New Hampshire. A descoberta da aceleração cósmica, feita em 1998, mostrou que não apenas o universo está se expandindo, mas essa taxa de expansão está ficando mais rápida.

“Seria emocionante se fosse verdade, mas eu sou cético, pois poderia haver alguma fonte de fundo anteriormente não considerada”, avalia Tien-Tien Yu, física da Universidade de Oregon, também ao LiveScience.  Por exemplo, alguma fonte radioativa pode ter disparado os sensores do Xenon1T de maneira a imitar os padrões esperados de áxions solares interagindo com o xenônio líquido. “Também é difícil avaliar os dados sem vê-los”, completou.

Via: LiveScience/BBC/LNGS