Astrofísica: Cientistas tentam encontrar partícula que provaria existência de matéria escura

Após três anos de estudos, um grupo de cientistas acredita que a detecção de fótons escuros poderá ajudar a explicar a existência da matéria escura no universo.

Por muito tempo os cientistas têm explicado como funciona a natureza mediante quatro forças fundamentais. Estas forças conhecidas constituem a base de nossa existência:

• Força nuclear forte ou simplesmente força forte, responsável por manter os núcleos atômicos unidos.
• Força nuclear fraca: silenciosa, impercetível, controla a desintegração radioativa e dirige as partículas subatômicas chamadas neutrinos.
• Força eletromagnética: domina a maior parte da energia que nos rodeia.
• Força gravitacional: sutil, mas insuperável no que se refere ao tempo e à distância, em comparação com as demais forças.

Utilizando estas quatro forças fundamentais, os físicos podem pintar um retrato quase exato do funcionamento de nosso universo. No nosso cotidiano não há interação que não envolva uma destas quatro forças. No entanto, quando se trata de galáxias, ocorre algo que levanta dúvidas.

O funcionamento do universo em tais dimensões aumenta os mistérios, que os cientistas explicam com a chamada matéria escura.

O lado escuro do universo

A matéria escura é uma forma hipotética de matéria que possivelmente representa 25% da matéria do universo e cerca de 80% de sua massa total.

No entanto, não sabemos o que é, apenas sabemos que existe e a maior prova de sua existência seria a gravidade. Ao examinar os movimentos das estruturas maiores do universo, como as estrelas e os buracos negros, os astrônomos têm chegado à conclusão quase universal de que algo invisível influi nos movimentos no universo.

Mais do que isso, há uma grande possibilidade de um sem-número de partículas de matéria escura estar fluindo através de teu corpo exatamente neste momento. Sua massa combinada pode ser calculada mediante a força gravitacional que exerce sobre nós, embora ao passar pela matéria que conhecemos a matéria escura não deixa nenhum rastro.

Sem interagir com a luz e não percetível aos nossos olhos, tal matéria também pode ser chamada de invisível.

Desvendando sua existência

Como não sabemos do que é composta a matéria escura, podem ser levantadas várias suposições. Atualmente, uma equipe internacional de cientistas está trabalhando para desvendar o mistério da matéria escura através de experimentos com fótons escuros.

Estes, por sua vez, à semelhança da matéria escura, não são visíveis aos nossos olhos. No entanto, eles podem aparentemente interagir com um fóton normal, mudando sua energia e trajetória, algo semelhante à interação entre a matéria escura e a matéria convencional sob o efeito da gravidade.

Em um artigo publicado na arXiv, um grupo de físicos compartilhou os resultados obtidos em três anos de trabalhos no Superpróton Synchrotron, o segundo maior acelerador de partículas da Organização Europeia para a Pesquisa Nuclear (antigo CERN) localizado na fronteira entre a Suíça e a França.

Os cientistas contaram mais de 20 bilhões de elétrons, cada um dos quais gerou muitos fótons. Se existissem fótons escuros, eles teriam que interagir e roubar energia de um dos fótons normais, um fenômeno que poderia ser observado no experimento como falta de luz. No entanto, isso não aconteceu.

Astrofísica: Peso de 'partícula fantasma' do Universo teria sido revelado

Um grupo de cientistas conseguiu calcular a massa da "partícula fantasma" da matéria, também conhecida como neutrino.

Os neutrinos são um tipo de partícula subatômica descoberta em 1952. Devido às suas características, acreditava-se que não possuía massa. No entanto, graças a vários experimentos realizados recentemente no Canadá e Japão, foi possível comprovar sua massa.

A partir de medições precisas da estrutura em grande escala do Universo, este grupo de pesquisadores internacionais foi capaz de calcular a massa do neutrino.

© NASA. NASA

Parte de nosso Universo

Os físicos utilizaram a informação sobre o movimento de aproximadamente 1,1 milhão de galáxias do Estudo Espectroscópio de Oscilação de Baryon, introduzindo as informações em um supercomputador.

"Utilizamos mais de meio milhão de horas computadorizadas para processar os dados. O que equivale a quase 60 anos em um único processador. Esse projeto superou os limites das análises de grandes dados em cosmologia", cita o comunicado do coautor do estudo, Andrei Cuceu, estudante de doutorado em astrofísica no University College de Londres.

Os resultados da pesquisa, publicada na revista Physical Review Letters, não forneceu um número determinado para a massa do tipo de neutrino mais leve, porém, sabe-se que essa espécie de neutrino possui uma massa em torno de 0.086 elétron-volt, ou seja, é aproximadamente seis milhões de vezes menor que a massa de um único elétron.

A única certeza é que ao menos duas das três espécies de neutrinos devem ter alguma massa e que existe uma relação entre eles.

Além disso, foi observado que, à medida que os experimentos na Terra e as medições no espaço melhorarem, as medições da massa de neutrinos e, portanto, a compreensão de como nosso universo funciona, se tornarão mais precisas.