Demora cerca de meia hora para chegar ao Stawell Underground Physics Laboratory. Trinta minutos podem não parecer muito tempo, mas isso é meia hora passada mergulhando em um caminhão enquanto ele gira e vira seu caminho mais fundo nos túneis escuros da mina de ouro Stawell.
A professora Elisabetta Barberio não se incomoda. O físico da Universidade de Melbourne e diretor do Centro de Excelência para Física de Partículas de Matéria Escura fez a jornada abaixo de um quilômetro de rocha muitas vezes.

"Fica mais quente e úmido", diz ela, enquanto os faróis do caminhão iluminam outra parede de pedra que se curva na escuridão, "mas o laboratório tem ar condicionado".

O Stawell Underground Physics Laboratory (SUPL) é o único laboratório de física subterrâneo no hemisfério sul e seu objetivo é responder a uma das questões fundamentais sobre o nosso universo – a matéria escura existe?

No momento, apesar de décadas de pesquisa, a existência das partículas de matéria escura é teórica – mas a maneira como nosso universo se comporta nos diz que algo deve estar lá.

Na verdade, sem ele, o universo como o conhecemos pode não existir.

De acordo com o professor Barberio, só podemos observar cerca de 5% de todo o universo; o resto é parcialmente feito de matéria escura – partículas fundamentais invisíveis que compõem a maior parte da matéria, não têm carga elétrica, não produzem luz e não interagem muito com qualquer coisa que possamos ver.

"Não importa onde estamos na Terra - subterrâneo ou acima do solo - temos milhares, senão milhões, de partículas de matéria escura passando por nós e elas não fazem nada conosco. Para essas partículas, somos transparentes", diz o professor. Barbério.

Mas por que o laboratório fica no fundo de uma mina de ouro?

"A pesquisa da matéria escura precisa acontecer no subsolo profundo para cortar o 'ruído' e a radiação cósmica. Os raios cósmicos são absorvidos pela rocha, então se você for fundo o suficiente, poderá reduzi-los a quase zero", diz o professor Barberio.

Cientistas italianos que trabalham no projeto DAMA/LIBRA afirmam ter detectado matéria escura no laboratório subterrâneo de Gran Sasso, que fica dentro de uma montanha, mas o sinal que eles detectaram flutua ao longo do ano, de acordo com as estações da Terra.

“À medida que a Terra gira em torno do Sol, as partículas de matéria escura são sopradas em nossa direção por um vento contrário ou de cauda.

E é por isso que existe o laboratório SUPL no hemisfério sul, onde os testes italianos podem ser replicados e quaisquer variações sazonais podem ser descartadas.

O próprio laboratório se parece um pouco com o covil subterrâneo de um vilão de Bond. O professor Barbério concorda.

"É tudo parte do meu plano secreto para dominar o mundo." Ela não consegue arrancar a risada maligna.

O principal experimento que vai para o laboratório subterrâneo é conhecido como Iodeto de Sódio com Experimento Sul de Rejeição de Fundo Ativo (ou SABRE Sul para abreviar).

O dispositivo usado para detectar a matéria escura vai ocupar quase um terço do laboratório completamente estéril, que mede 33 metros de comprimento e 10 metros de largura com um teto de 14 metros de altura.

Ele usará sete cristais de iodeto de sódio ultrapuros alojados em cilindros e envoltos em cobre, com dois instrumentos muito sensíveis, chamados fotomultiplicadores, em cada extremidade.

Esses sete cristais – que estão sendo cultivados nos Estados Unidos e na China – são então alojados em um tanque blindado contra radiação cheio de cerca de 12 toneladas métricas de um líquido chamado benzeno.

"Se as partículas de matéria escura interagem com o cristal, ele produz um flash de luz que será captado pelos fotomultiplicadores", diz o professor Barberio.

“Muitos experimentos tentaram com muitos elementos diferentes, mas foi o experimento DAMA/LIBRA na Itália usando cristal de iodeto de sódio que produziu essa luz do que pensamos ser interações com a matéria escura”.

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E são as propriedades do iodeto de sódio que o tornam tão sensível.

"A matéria escura interage com o núcleo do cristal, então a massa do núcleo é importante. Dependendo da massa da matéria escura, materiais diferentes terão uma sensibilidade diferente.

"Então, se a matéria escura é uma grande massa, um núcleo com uma grande massa será mais sensível."

Nesse ponto, o professor Barberio percebe meu rosto vazio.

"Pense em uma bola de bilhar. Se você tem uma bola de bilhar grande e a matéria escura é uma bola de bilhar muito menor, você não será capaz de mover a bola grande - então você não produzirá um sinal. Mas se sua matéria escura bola de bilhar é enorme, vai esmagar tudo.

"Você precisa ter duas bolas de bilhar - ou núcleos - do mesmo tamanho, para obter um sinal claro."

O SABRE coletará dados para os próximos três anos ou mais. Para contextualizar, o projeto DAMA/LIBRA da Itália vem coletando dados há mais de vinte anos.

"É um experimento difícil de reproduzir, é tão sensível.

"Só precisamos ser capazes de dizer 'sim' ou 'não' para saber se vimos o mesmo sinal que a Itália, para que não demore tanto.

"Mas se for sim, oh Deus."

Existem agora cinco outros experimentos tentando verificar os resultados da pesquisa italiana – na Espanha, Coréia, Japão, Áustria e Estados Unidos. Which makes it feel like a bit of a race to prove the existence of dark matter.

But with the only dark matter detector in the southern hemisphere, the research team at Stawell—made up of scientists from Swinburne University of Technology, Adelaide University, the Australian National University, University of Sydney and the Australian Nuclear Science and Technology Organization (ANSTO), as well as the University of Melbourne—is in the box seat to make the major discovery of the century.

Professor Barberio looks outraged when I say this, and then laughs.

"Not just this century—it will be one of the biggest discoveries ever—finding out what the universe is made of." + Explorar mais

Finding dark matter in the dark