p "O melhor resultado em matéria escura até agora - e acabamos de começar." É assim que os cientistas por trás do XENON1T, agora o experimento de matéria escura mais sensível do mundo, comentaram sobre o primeiro resultado de uma curta corrida de 30 dias apresentado hoje à comunidade científica. p A matéria escura é um dos constituintes básicos do universo, cinco vezes mais abundante do que a matéria comum. Várias medições astronômicas corroboraram a existência de matéria escura, levando a um esforço mundial para observar as interações das partículas de matéria escura com a matéria comum em detectores extremamente sensíveis, que confirmaria sua existência e lançaria luz sobre suas propriedades. Contudo, essas interações são tão fracas que escaparam da detecção direta até este ponto, forçando os cientistas a construir detectores cada vez mais sensíveis. A Colaboração XENON, que com o detector XENON100 liderou o campo por anos no passado, agora está de volta à linha de frente com o experimento XENON1T. O resultado de uma primeira corrida curta de 30 dias mostra que este detector tem um novo nível recorde de baixa radioatividade, muitas ordens de magnitude abaixo dos materiais circundantes na Terra. Com uma massa total de cerca de 3.200 kg, O XENON1T é o maior detector desse tipo já construído. A combinação de tamanho significativamente aumentado com fundo muito mais baixo implica excelente potencial de descoberta de matéria escura nos próximos anos.

p A Colaboração XENON consiste em 135 pesquisadores dos EUA, Alemanha, Itália, Suíça, Portugal, França, Os Países Baixos, Israel, Suécia e Emirados Árabes Unidos. O mais recente detector da família XENON está em operação científica no laboratório subterrâneo LNGS desde o outono de 2016. As únicas coisas que você vê ao visitar o local experimental subterrâneo agora são um gigantesco tanque de metal cilíndrico cheio de água ultra pura para proteger o detector em seu centro, e um de três andares de altura, prédio transparente lotado de equipamentos para manter o detector funcionando.

p O detector central XENON1T, uma chamada câmara de projeção de tempo de xenônio líquido (LXeTPC), não é visível. Ele fica dentro de um criostato no meio do tanque de água, totalmente submerso para protegê-lo tanto quanto possível da radioatividade natural na caverna. O criostato mantém o xenônio a uma temperatura de -95 ° C sem congelar a água circundante. A montanha acima do laboratório protege ainda mais o detector, evitando perturbações por raios cósmicos. Mas a proteção contra o mundo exterior não é suficiente, pois todos os materiais na Terra contêm pequenos traços de radioatividade natural. Assim, extremo cuidado foi tomado para encontrar, selecionar e processar os materiais do detector para obter o conteúdo radioativo mais baixo possível. Laura Baudis, professor da Universidade de Zurique e professor Manfred Lindner do Instituto Max-Planck de Física Nuclear em Heidelberg, enfatizar que isso permitiu que o XENON1T conseguisse um silêncio "recorde, "que é necessário ouvir a voz muito fraca da matéria escura.

p Uma interação de partículas no xenônio líquido leva a minúsculos flashes de luz. Isso é o que os cientistas XENON estão registrando e estudando para inferir a posição e a energia da partícula em interação, e se pode ou não ser matéria escura. A informação espacial permite que os pesquisadores selecionem as interações que ocorrem no núcleo central de uma tonelada do detector.

p O xenônio circundante protege ainda mais o alvo do xenônio central de todos os materiais que já possuem contaminantes radioativos minúsculos sobreviventes. Apesar da escassez da corrida científica de 30 dias, a sensibilidade do XENON1T já superou a de qualquer outro experimento no campo, sondando território inexplorado de matéria escura. "WIMPs não apareceram nesta primeira pesquisa com o XENON1T, mas também não os esperávamos tão cedo, "diz Elena Aprile, Professor da Columbia University e porta-voz do projeto. "A melhor notícia é que o experimento continua acumulando dados excelentes, o que nos permitirá testar muito em breve a hipótese WIMP em uma região de massa e seção transversal com átomos normais como nunca antes. Uma nova fase na corrida para detectar matéria escura com detectores massivos de fundo ultrabaixo na Terra acaba de começar com o XENON1T. Estamos orgulhosos de estar na vanguarda da corrida com este detector incrível, O primeiro de sua espécie."