Tecnologia Científica

Dois pesos-pesados ​​detectores de matéria escura unem forças para construir um novo observata³rio
Centenas de pesquisadores globais, incluindo do Imperial College London, estãoplanejando o detector de matéria escura maissensíveljá construa­do.
Por Hayley Dunning - 25/07/2021


O detector de xena´nio no núcleo do LUX-ZEPLIN experimentar

A matéria escura representa 85 por cento da matéria no Universo, mas sua natureza permanece um mistanãrio, com váriaspartículas candidatas possa­veis. Além disso, como estãoprevisto uma interação muito fraca com a matéria comum, atéagora não foi detectado.

"Se a natureza foi gentil o suficiente para colocar a matéria escura ao alcance de qualquer experimento de detecção direta, então esta tecnologia éa melhor chance que temos".

Professor Henrique Araaºjo

As colaborações DARWIN e LUX-ZEPLIN uniram forças para trabalhar juntas no projeto, construção e operação de um novo observata³rio de escala única de várias toneladas que usara¡ o xena´nio para explorar a matéria escura. Sera¡ altamentesensívela uma ampla gama departículas de matéria escura propostas e suas interações com a matéria visível.

O principal objetivo cienta­fico do novo observata³rio conjunto émelhorar a sensibilidade para detectar matéria escura em nossa gala¡xia em pelo menos um fator de 10 além da atual geração de detectores.

Experimentos de xena´nio

O professor Henrique Araaºjo , do Departamento de Fa­sica do Imperial, lidera a contribuição do Reino Unido para o experimento LUX-ZEPLIN (LZ) - o detector de última geração. Ele disse: “Se a natureza foi gentil o suficiente para colocar a matéria escura ao alcance de qualquer experimento de detecção direta, então esta tecnologia éa melhor foto que temos - e uma da qual temos o orgulho de ter ajudado a criar.”

Os atuais experimentos baseados em xena´nio XENONnT e LUX-ZEPLIN iniciara£o suas primeiras provas cienta­ficas em 2021, para liderar a corrida para detectar os primeiros sinais de novaspartículas e interações. Esses experimentos empregam 5,9 e 7,0 toneladas de xena´nio la­quido para a pesquisa, respectivamente. O xena´nio éusado porque aspartículas candidatas de matéria escura - particularmente 'parta­culas massivas de interação fraca', ou WIMPs - parecem interagir com os núcleos pesados ​​dos a¡tomos de xena´nio.

O experimento LUX-ZEPLIN opera no Sanford Underground Research Facility (SURF) nos EUA. O experimento XENONnT estãolocalizado no Laborata³rio INFN Gran Sasso (LNGS), na Ita¡lia. DARWIN éa evolução do programa XENON e inclui grupos adicionais, com foco em vários aspectos de pesquisa e design necessa¡rios para o novo detector, muito maior.

Mais física revoluciona¡ria

Além de sua sensibilidade incompara¡vel a  matéria escura, a grande massa do novo detector e os baixos na­veis de radiação de fundo sem precedentes também permitira£o pesquisas lideres mundiais por assinaturas adicionais da física além do Modelo Padra£o da física departículas que revolucionaria de forma semelhante nossa compreensão do universo.

Em particular, o objetivo secunda¡rio da ciência seráa busca pelo decaimento beta duplo sem neutrino no xena´nio, lana§ando luz sobre a natureza do neutrino e o desequila­brio de matéria e antimatéria no universo. O observata³rio também fara¡ buscas por outros processos epartículas raros, como axions,partículas hipotanãticas que podem ser emitidas do sol. Ele também medira¡ neutrinos criados no Sol, na atmosfera da Terra e, potencialmente, em supernovas gala¡cticas.

Depois de um primeiro workshop conjunto bem-sucedido em abril de 2021, mais de 100 cientistas pesquisadores de 16países assinaram um memorando de entendimento em 6 de julho de 2021. A cooperação cienta­fica agora começou a realizar este observata³rio de eventos raros de próxima geração.

 

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