Portugueses atingem avanço tecnológico. Um “resultado histórico”, uma sensibilidade sem precedentes na deteção de matéria escura.
Um avanço tecnológico que é descrito como “resultado histórico” na investigação científica.
Em causa está um sistema com um nível de sensibilidade sem precedentes na deteção de matéria escura.
E tem toque português: a equipa é do Laboratório de Instrumentação, Engenharia Biomédica e Física da Radiação (LIBPhys) da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra (FCTUC).
O estudo conseguiu a melhor purificação do isótopo radioativo 222 de Radão (222Rn) da história. Baixou a sua concentração a 430 átomos por tonelada de alvo de xénon líquido, um valor 5 vezes inferior ao obtido por outras experiências que usam a mesma tecnologia.
Esta investigação surge dentro da experiência internacional XENONnT, criada para a deteção direta de matéria escura. O projeto está instalado no laboratório subterrâneo de Gran Sasso (Itália), debaixo de 1300 metros de rocha – para reduzir os níveis de radiação cósmica drasticamente em relação aos que existem à superfície do nosso planeta. O sistema usa como alvo seis toneladas de xénon ultra-purificado.
“Uma radiação ao passar pelo alvo pode produzir, em geral, sinais ínfimos de luz e carga. A esmagadora maioria destes sinais (mais de 99,99%) devem-se a radiações de origem conhecida, o que permite aos cientistas calcular com grande precisão o número de eventos esperados”, descreve José Matias-Lopes, coordenador da equipa portuguesa, em comunicado enviado ao ZAP.
O requisito mais importante para medir eventos tão raros como os dos neutrinos e da matéria escura é que o alvo tenha o nível mais baixo possível de radiação (radiação de fundo), para que possa distinguir o que se pretende medir.
Para conseguir alcançar tal meta, tecnicamente tão exigente, todos os tipos de fontes de radiação contam, incluindo até a presente no próprio alvo de xénon e a que provém dos materiais de que é construído o sistema de deteção (XENONnT).
José Matias-Lopes explicou que o XENONnT conseguiu reduzir o nível de contaminação do isótopo 222Rn para níveis sem precedentes – graças a uma coluna de destilação com um sistema inovador de bomba de calor criogénica, especialmente desenvolvida para o efeito pelos especialistas envolvidos.
«Todos os materiais usados no XENONnT foram cuidadosamente selecionados (até o mais pequeno dos parafusos) para terem o mais baixo nível possível de radiação», continua o investigador.
O XENONnT tem como alvo o local do planeta Terra com a menor radiação de fundo de toda a história da Humanidade. É o início de uma nova era na deteção da matéria escura, por iniciar a deteção do nevoeiro de neutrinos, onde coexistem com a matéria escura, que, por serem quase indistinguíveis, dificulta a sua deteção.
O nível extraordinariamente baixo de radiação alcançado neste sistema também permite estudar um grande número de fenómenos particularmente raros: interação de matéria escura na forma de axiões solares, de partículas análogas aos axiões, neutrinos com momento magnético anómalo e deteção por dispersão elástica coerente neutrino-núcleo.
O investigador José Matias-Lopes explica que, através destas condições, o XENONnT “poderá realizar medições de neutrinos com alta precisão e pesquisas de eventos extremamente raros, como o duplo decaimento beta dos isótopos 124 e 126 de Xénon”.
Para além disso, poderá continuar a “testar a existência de um número alargado de candidatos de matéria escura, incluindo as partículas massivas de interação muito fraca, até ao limite do nevoeiro de neutrinos”.
