Estamos próximos de detectar e entender a matéria escura?

A matéria escura compõe cerca de um quarto de todo o universo. Mesmo assim, ainda não sabemos quase nada sobre ela. O físico Jim Al-Khalili conversou com a BBC, e ponderou o quão perto estamos de compreender essa misteriosa matéria que permeia o universo.

Diante de todo o progresso feito na física moderna ao longo do século passado, é comum que as pessoas acreditem que os físicos estão próximos de compreender todos os mistérios do universo. Mas não é bem assim – ainda não se sabe do que é feito 95% do universo.

Tudo o que conseguimos ver são planetas e suas luas, o sol, estrelas no céu e buracos negros – ok, esse último não podemos ver. De qualquer maneira, tudo isso equivale a menos de 5% do universo. E ainda nem sabemos se o espaço é infinito, qual sua forma, o que causou o Big Bang ou até mesmo se esse não é apenas um dos muitos multiversos que existem.

A matéria escura

Acredita-se que cerca de um quarto de todo nosso universo seja composto por matéria escura. Sabemos isso porque as galáxias parecem pesar muito mais do que a soma de toda a matéria normal que conhecemos atualmente.

Observações astronômicas, movimentos de estrelas e imagens de galáxias distantes distorcidas pela matéria interveniente apontam para o efeito gravitacional de algum tipo de matéria invisível e indescritível – a matéria escura.

Por exemplo, as estrelas nas galáxias giram como pedacinhos minúsculos de café instantâneo que não se dissolveram na superfície de uma caneca, quando você já parou de misturar. Quanto mais rápido as estrelas se movem, mais difícil é puxá-las em direção ao centro para evitar que elas “fujam”.

Se a única matéria na galáxia fosse a que é composta pelo material que podemos ver, as estrelas exteriores deveriam girar muito mais lentamente. Na realidade, elas se movem tão rápido que, sem nenhuma força gravitacional extra para segurá-las, elas estariam voando pelas profundezas do espaço.

A única maneira de explicar a forma como essas estrelas se comportam é que existe alguma atração gravitacional adicional provocada por alguma forma invisível de matéria. E, para provocar efeitos nas proporções observadas, a matéria escura teria que conter muitas vezes mais massa do que todas as outras formas de matérias visíveis juntas.

O problema com a matéria escura é que, seja lá do que ela seja feita, parece que ela interage muito fracamente com a matéria normal. Isso a torna muito difícil de entendê-la.

Do que é feita a matéria escura?

Existem três maneiras diferentes para tentar descobrir do que é feita a matéria escura. É possível olhar para o espaço e ver os resultados de colisões de partículas de matéria escura, tentando detectar partículas normais criadas nos escombros dessas colisões. Podemos também tentar capturar partículas de matéria escura diretamente na Terra. A terceira opção é fazer aceleradores de partículas. O segundo método é o que tem se mostrado o mais promissor até o momento.

A maioria dos cientistas acredita que a matéria escura tem a forma de partículas – chamadas de partículas massivas de interação fraca – e que milhões delas estão fluindo através de nós a cada segundo sem deixar vestígios. Na última década, diferentes grupos de pesquisa ao redor do mundo afirmaram terem indícios dessas partículas obscuras.

Pesquisas

Muitos dos atuais experimentos estão sendo feitos no Laboratório Nacional Gran Sasso, na Itália, o maior laboratório subterrâneo do mundo. Ele fica embaixo de quase um quilômetro e meio de rocha sólida e pode ser alcançado através de um túnel.

O laboratório foi instalado nesse local porque o nosso planeta é bombardeado por raios cósmicos constantemente, que colidem com a atmosfera superior, criando uma cascata de partículas que se espalham abaixo da superfície terrestre.

A rocha acima desse laboratório, com 1,4 quilômetros de espessura, absorve a maior parte dessas partículas. A esperança dos pesquisadores é que a matéria escura passe direto através da rocha, atingindo os detectores.

Outro laboratório que está empolgando pesquisadores da matéria escura é o LUX (Large Metro Xenon), situado em uma mina de ouro nos Estados Unidos. Ele tem se mostrado o detector mais poderoso e sensível construído até agora. Já descartou várias partículas que poderiam ser confundidas com matéria escura descobertas em outros experimentos – e tão importante quanto descobrir o que é, é saber o que não é matéria escura.

As pesquisas mais importantes realizadas nesse laboratório irão começar em 2014. Os físicos estão ansiosos para o início dos experimentos com LUX. O detector irá trabalhar por 300 dias seguidos, e espera-se que ele consiga detectar diretamente partículas de matéria escura. Se isso não acontecer, pesquisadores já estão projetando um detector ainda maior e mais sensível, chamado de “LZ”, que pode enfim detectar as partículas massivas de interação fraca – se é que elas existem.

Claro que, se os físicos continuarem chegando de mãos vazias ao fim de suas buscas, podem concluir que estão completamente errados sobre o que acreditam ser a matéria escura. E o que acontece quando solucionarmos esse mistério? Bem, há ainda dois terços do universo para estudar, que são ainda mais misteriosos – compostos pelo material chamado de energia escura. E os cientistas nem sequer descobriram como sair à procura disso.