A nova caça à matéria escura

Existem dois tipos de escuridão neste mundo. Jodi Cooley conhece os dois.

O primeiro tipo que experimentamos sempre que fechamos os olhos. É a escuridão que envolve o Dr. Cooley e seus colegas enquanto eles viajam até o coração de uma mina em funcionamento para chegar ao SNOLAB, um centro de pesquisa subterrâneo localizado dois quilômetros abaixo da superfície da Terra.

Depois, há o tipo mais misterioso – uma escuridão que não é definida pela ausência de luz, mas pelo seu total desligamento do mundo material como o conhecemos. Esta é a escuridão da matéria escura. É uma substância desconhecida que – até agora – só se revelou através da sua influência gravitacional em galáxias distantes. Isto, combinado com outros efeitos astronómicos, permitiu aos cientistas estimar que a matéria escura representa 85% de toda a massa do Universo. Se isso for verdade, deve existir ao nosso lado, presumivelmente passando pelos nossos corpos como um vento fantasmagórico que nunca pode ser sentido.

E o SNOLAB pode ser o melhor lugar do mundo para encontrá-lo.

Jodi Cooley, física de partículas que se tornou diretora executiva do SNOLAB em 2022, está supervisionando um dos períodos mais movimentados dos 25 anos de história do laboratório.

“A vantagem que temos sobre qualquer outro laboratório é a profundidade”, disse o Dr. Cooley, um físico de partículas americano que assumiu a direção do SNOLAB no ano passado.

A enorme sobrecarga de rocha é fundamental para a crescente reputação do SNOLAB como o principal laboratório subterrâneo do mundo, porque pode bloquear os raios cósmicos que bombardeiam continuamente a superfície da Terra. Num laboratório convencional, estes superariam facilmente qualquer detector construído para procurar algo tão raro e subtil como o farfalhar de uma partícula de matéria escura.

Quando combinado com a equipe de suporte especializada que administra o laboratório e uma infraestrutura supervisionada pela mineradora Vale, Ltd., o local oferece uma rara oportunidade de sondar a natureza do universo de uma forma que mesmo o mais poderoso telescópio espacial em órbita não consegue.

Isto não é a física retratada no filme Oppenheimer, de Christopher Nolan, onde os cientistas correm para perceber o que sabem ser uma nova forma de energia ou uma arma com um poder sem precedentes. O que está em jogo na busca pela matéria escura é algo mais fundamental. Encontrá-lo significaria abrir a porta para uma compreensão mais profunda das leis que sustentam a nossa existência e que moldam a evolução do cosmos. Onde esse conhecimento poderá levar daqui a um século está além da imaginação. Num prazo mais curto, porém, quase certamente levaria a um Prémio Nobel.

“Se tivéssemos uma detecção positiva – se fôssemos os primeiros – acho que o prêmio estaria a caminho”, disse Cooley.

Não é uma ostentação inútil. No início dos anos 2000, quando o laboratório era conhecido como Observatório de Neutrinos de Sudbury, os cientistas fizeram aqui medições inovadoras que mais tarde valeram um Nobel. Naquela época, sua presa eram os neutrinos solares, partículas subatômicas fugazes nascidas no núcleo do Sol que chegam à Terra minutos depois e podem deslizar através da rocha sólida para detectar um detector subterrâneo.

A principal contribuição do laboratório foi ajudar a provar que os neutrinos carregam uma pequena quantidade de massa e podem mudar, como um camaleão, de um tipo para outro. Isto é crucial para a estrutura mais ampla do Modelo Padrão da física de partículas – a teoria que prevê o comportamento dos quarks, electrões, neutrinos e todos os outros blocos de construção do mundo material que os cientistas descobriram, juntamente com as forças que governam as suas interacções. .

Mas o Modelo Padrão não tem lugar para a matéria escura, que a maioria dos físicos suspeita ser uma categoria totalmente diferente de partícula, ou partículas, que têm pouca ou nenhuma capacidade de interagir com qualquer outra coisa, exceto através da gravidade. Supondo que eles possam ser detectados, isso os torna extremamente difíceis de encontrar.

O modelo padrão da física de partículas

Todas as partículas que foram descobertas

pelos físicos até agora, bem como as forças que

existem entre eles, são previstos e contabilizados