Acredita-se que a matéria escura represente cerca de 85% de toda a matéria do universo. Parece superar todas as estrelas, planetas, nuvens de gás e seres vivos combinados por um fator superior a cinco. E, no entanto, após quase quatro décadas de pesquisas cada vez mais sensíveis, desde detectores enterrados no subsolo até instrumentos que voam no espaço, nem uma única partícula de matéria escura foi diretamente confirmada.
Esta é a estranha situação em que a física moderna se encontra. Podemos medir quanto e onde ela está com verdadeira confiança. Não podemos captar uma parte dela.
Por que temos tanta certeza disso?
Seria fácil presumir algo que talvez não fosse tangível. mas Evidência de matéria escura Amplo e consistente, e tudo vem de sua atração gravitacional.
As galáxias giram rápido demais para a matéria que podemos ver. As estrelas nas suas bordas movem-se tão rapidamente que voam para o espaço, a menos que uma grande quantidade de massa extra e invisível as mantenha dentro. Aglomerados de galáxias desviam a luz de objetos mais distantes atrás deles com mais força do que seus objetos visíveis podem suportar, outro sinal de massa oculta. Fundo Cósmico de Microondas O fraco brilho residual das microondas cósmicas carrega um padrão que só se ajusta se o universo primitivo contivesse muito mais do que matéria comum. E as galáxias não poderiam ter-se reunido como o fizeram sem a estrutura de algo mais pesado e mais escuro. Num caso famoso, em aglomerados de galáxias em colisão, a maior parte da massa foi medida afastada do gás visível, como se tivesse viajado através de matéria invisível. As impressões digitais gravitacionais estão por toda parte e elas concordam.
Mas o que é isso?
Aqui reside a lacuna. Cada uma dessas fórmulas é gravitacional. Dizem-nos que existe algo com massa, algo que não emite nem absorve luz. Eles não nos dizem do que é feito.
Um conceito pioneiro durante décadas foi o WIMP, abreviação de partícula massiva de interação fraca, uma partícula pesada que mal toca a matéria comum. Outros candidatos incluem áxions, partículas muito mais leves e ainda mais luminosas, e uma gama de possibilidades mais exóticas. Para passar da hipótese à prova, porém, os físicos precisam interagir diretamente com uma dessas partículas, e isso tem se mostrado extraordinariamente difícil.
caça subterrânea
O truque principal é construir um detector muito sensível, protegê-lo de todo o resto e esperar que uma partícula de matéria escura o atinja. Os principais experimentos usam tanques de xenônio líquido enterrados no subsolo, onde uma tela rochosa com quilômetros de extensão desvia uma chuva constante de raios cósmicos que, de outra forma, inundariam o sinal.
Esses detectores cresceram de quilogramas para toneladas. O atual campeão, um experimento chamado LZ, que opera a cerca de um quilômetro e meio abaixo do solo em Dakota do Sul, é o mais sensível já construído e resulta através de 2024 e 2025 Ainda estabelece limites rígidos. Sua busca, novamente, não foi nada. Não existem partículas de matéria escura. Cada nova geração de detectores não encontra a partícula, apenas descarta muitos outros lugares onde a partícula poderia estar escondida.
Caça no espaço e colisões
A detecção subterrânea não é o único método. Os instrumentos espaciais, incluindo um detector de partículas a bordo da Estação Espacial Internacional e um telescópio de raios gama em órbita, procuram a radiação reveladora que a matéria escura pode libertar quando as partículas colidem e aniquilam algures na galáxia. O Large Hadron Collider tenta criar matéria escura em suas colisões. Outros testes procuram especificamente eixos.
Há muito que existe uma reivindicação de um sinal, desde uma experiência que reporta ritmos anuais nos seus dados, até ao tipo de matéria escura que pode ser criada à medida que a Terra passa pelas galáxias. Mas nenhuma outra experiência foi capaz de reproduzir isto, pelo que permanece controverso e não confirmado. Em cada método, o resultado é o mesmo: nenhuma partícula confirmada.
O que significa silêncio?
É importante lê-lo corretamente. As não detecções repetidas não invalidam a evidência gravitacional, razão pela qual a maioria dos físicos continua convencida de que a matéria escura é real. Como os resultados em branco eliminam consistentemente o candidato preferido? Os esconderijos dos WIMPs estão a ser descartados um a um, empurrando muitos investigadores para outros candidatos, como os axiomas, e uma minoria para a ideia de que a nossa própria teoria da gravidade precisa de ser mudada.
Quem Conceito de gravidade alterada As galáxias em rotação podem explicar, mas têm dificuldade em explicar a radiação cósmica de fundo e a massa espalhada nos aglomerados em colisão, razão pela qual uma partícula ainda é a principal aposta. A busca subterrânea também enfrenta um obstáculo: os detectores agora são sensíveis o suficiente para começar a detectar neutrinos do Sol, cujos sinais podem imitar a matéria escura, uma névoa às vezes chamada de névoa de neutrinos que tornará a caça mais difícil.
o que ver
Os próximos passos são detectores maiores, experimentos Axin mais poderosos e mapas mais nítidos do céu e do fundo cósmico. A questão a ser analisada é se o campo se desvia decisivamente dos WIMPs e se algum experimento pode produzir um sinal que outros possam reproduzir.
Por enquanto temos os fatos mais estranhos da ciência. Podemos pesar gravitacionalmente a matéria escura em todo o universo e, ainda assim, depois de quarenta anos de tentativas, nunca conseguimos captar uma fração dela num detector. O que realmente é a maior parte da matéria no universo permanece desconhecido.
