O LUX-ZEPLIN e a matéria escura

Postulada nos anos 30 do século passado, a matéria escura foi ganhando robustez à medida que os astrónomos perceberam que as estrelas e as galáxias não estavam a comportar-se como seria de esperar se apenas fossem constituídas por matéria que podemos observar.
Os dados experimentais levaram os cientistas a concluir que existe uma imensa quantidade de matéria que não pode ser observada de forma direta. Essa matéria ficou conhecida como “matéria escura”. Mas como sabiam que existia se não a conseguiam observar? Para respondermos a esta questão temos de regressar ao século XVII! Kepler, no início desse século, demonstrou como deduzir a massa de um objeto astronómico a partir das velocidades de corpos próximos que se desloquem nas suas órbitas. Quando os astrónomos começaram a observar as galáxias e a medir a velocidade das estrelas que as orbitavam ficaram surpreendidos. Estas deslocavam-se a velocidades tais que teriam de ter massa muito superior ao que a sua luminosidade parecia indicar. Atualmente, os astrónomos estão convencidos de que o universo está repleto de matéria escura.
Apesar da matéria escura ser “escura”, os cientistas não desistem de a “ver”. É com esta esperança que foi construído o detetor LUX-ZEPLIN. Esta experiência está instalada numa antiga mina de ouro, no estado norte-americano do Dakota do Sul. Esta infraestrutura mineira, a 1,5 km de profundidade, agora reconvertida em laboratório de investigação, permite proteger o detetor LUX-ZEPLIN da radiação cósmica que chega à superfície da Terra.
Portugal, através do polo de Coimbra do Laboratório de Instrumentação e Física Experimental de Partículas (LIP), faz parte do consórcio internacional responsável pela conceção e desenvolvimento desta experiência. A LIP – Coimbra teve contribuição significativa na construção do detetor LUX-ZEPLIN participando, entre outras tarefas, no desenvolvimento e implementação do sistema de controlo do detetor e do sistema que permite monitorizar em tempo real os dados adquiridos. O detetor LUX-ZEPLIN é constituído por 10 toneladas de xénon líquido ultrapuro contido num tanque de titânio e observado por 494 sensores de luz, capazes e detetar a mais ínfima quantidade de luz. Se a matéria escura interagir com a matéria normal, ainda que fracamente, então, os sensores de luz poderão medir o sinal de cintilação produzido em resultado da colisão da matéria escura com um núcleo do átomo de xénon.
Os primeiros resultados desta experiência, publicados em julho, indicam que este é o detetor de matéria escura mais sensível alguma vez construído, trazendo-nos mais próximos de compreender este mistério do Universo.
Como quase sempre acontece com este tipo de experiências, o substituto do detetor LUX-ZEPLIN já está a ser pensado. Também aqui o grupo de investigação do LIP está envolvido nos estudos preliminares para a conceção da nova experiência e para a escolha do laboratório subterrâneo para a sua instalação. Esta procura por novas experiências, novos caminhos para produzir novos conhecimentos lembra-me A.C. Grayling, no livro “As fronteiras do Conhecimento” (edições 70), quando refere que «o paradoxo do conhecimento, é a constatação de que quanto mais sabemos, mais nos damos conta da dimensão da nossa ignorância».