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A matéria escura há muito frustra os pesquisadores. Parece compor a maior parte do nosso universo, mas ele quase não interage com esse universo. E apesar de uma infinidade de experimentos ativos em busca de matéria escura, até agora todos eles estão vazios.
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| giphy.com |
A matéria escura é indescritível. Isso faz com que alguns cientistas procurem por suas partículas escuras irmãs, que podem pertencer a um "mundo escuro" teórico, muito maior.
Nosso mundo de matéria normal tem muitas partículas diferentes, então talvez haja também um mundo inteiro de partículas escuras. Para ser claro, ninguém os encontrou também, e há ainda menos provas de sua existência. Mas é uma ideia que os cientistas pretendem investigar quando o Grande Colisor de Hádrons (LHC) voltar em 2021. Em vez de procurar a matéria escura em si, eles estarão caçando suas partículas irmãs potencialmente menos evasivas.
O mundo Sombrio
Todas as partículas que os cientistas conhecem atualmente pertencem ao chamado Modelo Padrão. Estes incluem partículas como elétrons e fótons, assim como fragmentos estranhos como quarks que compõem prótons e nêutrons mais familiares. Não é apenas um selo de coisas que os físicos de partículas descobriram ao longo dos anos. Existem forças bem compreendidas - o eletromagnetismo, a gravidade e as forças fortes e fracas - que permitem que essas partículas interajam.
No entanto, a matéria escura não faz parte do Modelo Padrão, e não apenas porque é nova. É porque não interage, exceto pela gravidade. Não podemos detectar matéria escura em nenhuma das outras forças, e isso a diferencia das outras coisas do nosso universo.
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| Grande Colisor de Hádrons (LHC) - Daniel Dominguez e Maximilien Brice / CERN |
De fato, vários cientistas pensam que a matéria escura poderia ser apenas uma parte de um “setor oculto” inteiramente separado de partículas que têm suas próprias forças e interações. Se o Modelo Padrão representa todas as criaturas que vivem na terra, então talvez a matéria escura seja simplesmente a primeira criatura marinha que observamos, cutucando a cabeça para fora da água.
E se houver um mundo inteiro de partículas escuras, pode ser que algumas delas sejam mais fáceis de encontrar do que a própria matéria escura. LianTao Wang, um físico da Universidade de Chicago, acha que o LHC pode ser capaz de descobrir algumas dessas partículas escuras. Ele e seus colegas publicaram um artigo explicando como 3 de abril na Physical Review Letters.
O trabalho do LHC é atirar as partículas juntas em altas energias, criando um ambiente que lembra os poderosos primeiros minutos após o Big Bang, quando o universo era uma massa agitada de partículas, muitas das quais vivem apenas pela menor fração de segundo. Lang prevê que algumas das partículas produzidas em tal colisão podem vir desse mundo escuro, e algumas em particular podem decair mais lentamente, levando um nanossegundo inteiro para desaparecer.
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| Grande Colisor de Hádrons (LHC) |
"É realmente difícil detectar a matéria escura diretamente, mas é mais plausível ter acesso a seus irmãos e irmãs que se decompõem em matéria escura e partículas padrão que podemos detectar", diz Zhen Liu, co-autor do artigo. "Esta é uma investigação mais prática sobre o mundo das trevas."
"Precisamos fazer um pouco de trabalho", diz Wang. "O LHC é sensível apenas às coisas que você está procurando. Você joga fora a maioria dos eventos. ”Mesmo agora, com o LHC salvando dados apenas de colisões“ interessantes ”, ele ainda coleta mais do que um petabyte de informações a cada ano, comparável à saída do Facebook ou do Google.
E os cientistas tiveram que dizer ao LHC o que conta como interessante. Embora seja possível que alguns eventos de partículas escuras possam estar enterrados em dados antigos, esperando para serem exumados, a chave para a nova pesquisa será revisar a definição do LHC do que conta como um evento interessante, para que eles não percam nenhum dado precioso para as partículas escuras.
Felizmente, Wang e seus colegas têm tempo. O LHC volta a funcionar em 2021 e será executado por alguns anos. Eles não esperam que suas partículas escuras sejam comuns, criando talvez algumas em uma década. Mas o LHC será executado durante anos, criando trilhões de colisões de partículas.
E talvez um deles seja um mensageiro do mundo das trevas.