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Várias observações do Universo indicam que a matéria escura é um ingrediente fundamental do cosmos: é cerca de cinco vezes mais abundante do que a matéria normal e contribui para manter as galáxias coesas. Apesar disso, a sua detecção directa é um grande desafio, uma vez que as partículas que a constituem não emitem nem interagem com a luz. A RFI falou com Isabel Lopes, responsável do grupo Matéria Escura na Universidade de Coimbra.

E se alguém lhe dissesse que tudo aquilo que conseguimos ver no Universo representa apenas cerca de 5% do que existe? Os outros 95% seriam, pois, matéria escura.

A experiência LUX-ZEPLIN é uma colaboração internacional com 250 cientistas e engenheiros de 37 instituições dos Estados Unidos, Reino Unido, Portugal, Suíça, Austrália e Coreia do Sul.

A investigadora Isabel Lopes é responsável do grupo Matéria Escura do LIP, o Laboratório de instrumentação e física experimental de partículas, da Universidade de Coimbra. Ela começa por explicar o âmbito da experiência LUX-ZEPLIN.

Essa experiência tenta detectar as partículas, hipotéticas porque não sabemos se elas sequer existem, que constituirão a matéria escura. A matéria normal, nós sabemos que é feita de partículas, então nós pomos a hipótese de que a matéria escura também seja feita de partículas. Só que não podem ser estas partículas que nós conhecemos.

As propriedades da matéria escura não são de molde a serem compatíveis com as propriedades das partículas que nós conhecemos. De modo que são partículas desconhecidas. E então a experiência LUX-ZEPLIN tem um enorme detector numa antiga mina de ouro, a 1,7 quilómetros de profundidade, a ver se consegue detectar partículas dessa matéria escura que venham da periferia da nossa galáxia.

Porque é que o detector está enterrado tão fundo?

Estas partículas da matéria escura, nós sabemos que têm pouca probabilidade de interagir com a matéria normal, portanto, com o detector. Ao mesmo tempo, por exemplo, aqui à superfície da Terra, temos imensas outras partículas que vêm da atmosfera, que vêm dos materiais, até nós próprios irradiamos partículas. E, portanto, seria impossível distinguir, no meio de tanta partícula a interagir no detector, aquelas que nós procuramos, que são muito raras. Por isso, vamos lá para baixo, e assim, no nosso detector só vamos ver os sinais das partículas de matéria escura, quando eles aparecerem claro.

Para tentar ver estes sinais, utilizam o xénon líquido. O que é e porque é importante nessa pesquisa?

Pois são dez toneladas de xénon líquido e como a probabilidade destas partículas interagirem é muito pequena, nós temos que aumentar a massa das nossas partículas normais. São os átomos de xénon líquido, compostos por electrões, protões e neutrões. Por isso temos que ter muitos desses átomos. O xénon é bom porque ele tem um gás inerte, não é perigoso. Portanto daí a escolha do xénon. E é líquido porque sendo líquido é muito mais denso que sendo gás. Densidade significa que temos mais partículas por unidade de volume. E, portanto, conseguimos maior probabilidade de observar as tais partículas da matéria escura.

Se uma partícula de matéria escura atravessar o detector, o que acontece exactamente?

Vemos um sinal eléctrico, não no xénon directamente. No xénon directamente, essa partícula vai alterar os átomos, vai produzir luz. E essa luz que é uma luz no ultravioleta, vai ser detectada por uns sensores que nós temos no detector, no pote, digamos assim, cheio de xénon líquido. Temos um conjunto de sensores de luz no topo e na base. E então esta luz é detectada por esses sensores. Esses sensores convertem a luz num sinal eléctrico e o que nós vimos é nos computadores um sinal eléctrico.

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