O detetor subterrâneo SuperCDMS atinge temperatura recorde, iniciando uma nova fase na busca pela matéria escura.

A experiência nas profundezas da SNOLAB canadiana atinge uma temperatura de funcionamento próxima do zero absoluto e prepara-se para procurar partículas que podem constituir a maior parte do Universo

Os cientistas do College of Science and Engineering da Universidade de Minnesota alcançaram uma etapa decisiva na experiência Super Cryogenic Dark Matter Search (SuperCDMS). Instalado no subsolo do laboratório de neutrinos SNOLAB, no Canadá - a instalação subterrânea mais profunda do mundo, a 2 km -, este projeto foi concebido para detetar matéria escura. A equipa do SuperCDMS anunciou que conseguiu arrefecer a experiência até uma temperatura de operação inferior à do espaço sideral.

A matéria escura, descrita pela primeira vez na década de 1970 pela célebre astrónoma Vera Rubin, representaria, segundo a teoria, 85% da massa do Universo conhecido. Apesar de 60 anos de investigação, os cientistas ainda não conseguiram obter provas empíricas da sua existência nem determinar a sua composição. A hipótese mais difundida sustenta que ela é formada por partículas grandes, que interagem com a matéria “normal”, bariónica, através da gravidade, num modelo conhecido como matéria escura fria (Cold Dark Matter, CDM).

A experiência SuperCDMS foi criada para identificar partículas de matéria escura que já atravessem a Terra. A sua estrutura inclui uma carcaça cilíndrica com cerca de quatro metros de altura e diâmetro, construída com camadas de chumbo ultrapurificado. Esta blindagem protege os detetores no interior da radiação, incluindo neutrões e raios gama produzidos por raios cósmicos de alta energia que atravessam a atmosfera. Atingir a temperatura de base, equivalente a 1/1000 de grau acima do zero absoluto (-273,15 °C), é uma fase de transição essencial para o SuperCDMS.

Priscilla Cushman, professora da School of Physics and Astronomy da Universidade de Minnesota e porta-voz do SuperCDMS, afirmou em comunicado: “Atingir a temperatura operacional de base é um marco importante numa campanha de vários anos para criar uma instalação de baixo fundo, capaz de alojar os nossos detetores de estado sólido criogénicos sensíveis. A estas temperaturas extremamente baixas, os nossos detetores podem agora explorar um novo intervalo de parâmetros, onde as partículas mais leves de matéria escura podem estar escondidas”.

Além de conceber e montar o sistema de blindagem de baixo fundo que protege os detetores, a Universidade de Minnesota desenvolveu algoritmos de aprendizagem automática e métodos de análise. Estas ferramentas serão usadas para extrair rapidamente sinais de matéria escura dos dados quando a experiência estiver totalmente operacional dentro de alguns meses. Depois de atingida a temperatura de base, terá início o processo de colocação dos detetores em funcionamento: ativação, calibração e otimização.

Para além da matéria escura, o SuperCDMS permitirá aos cientistas estudar isótopos raros, investigar relações ao nível do eletrão-volt e, possivelmente, descobrir novos tipos de interações entre partículas.