Cientistas da Universidade de Houston estão ajudando a desenvolver uma tecnologia que pode conter a chave para desvendar um dos grandes mistérios da ciência:o que constitui a matéria escura? Os cientistas acreditam que a matéria escura constitui 85 por cento da matéria no universo, mas ninguém sabe realmente o que é matéria escura.

"Se formos o experimento que encontra matéria escura, podemos mudar a compreensão fundamental do universo como o conhecemos, "disse o professor assistente do UH, Andrew Renshaw." Podemos realmente começar a entender as propriedades fundamentais do universo - como saímos do big bang para onde estamos, e o que o futuro reserva. "

Renshaw e o professor Ed Hungerford estão liderando uma equipe de físicos da Faculdade de Ciências Naturais e Matemática no programa DarkSide, uma colaboração de pesquisa internacional que busca detectar matéria escura na forma de partículas massivas de interação fraca (WIMPs). Em princípio, quando as partículas WIMP colidem com núcleos comuns, extremamente pequeno, resultaria em recuo nuclear de baixa energia. Em termos muito simples, os cientistas estão tentando construir uma tecnologia que possa detectar WIMPS detectando este minúsculo, mas recuo observável.

A equipe UH está usando o primeiro detector de física do programa DarkSide, DarkSide-50 (DS-50), localizado no subsolo do Laboratório Nacional Gran Sasso, no centro da Itália. A equipe e seus colaboradores melhoraram a sensibilidade do detector DS-50 nos últimos anos, mudando de argônio atmosférico para argônio líquido de baixa radioatividade, que foi extraído de poços de gás subterrâneos no Colorado. Mas um detector de próxima geração em desenvolvimento levará isso ainda mais longe.

DarkSide-20k (DS-20k) está sendo construído usando componentes semelhantes do presente experimento DarkSide. Considerando que o DS-50 contém cerca de 9,5 galões (50 quilogramas) de argônio líquido de baixa radioatividade, este novo detector, DS-20k, vai empregar nova tecnologia de leitura e será cerca de 400 vezes maior, segurando 3, 800 galões (20, 000 quilogramas) de argônio líquido. Espera-se que o novo experimento comece a adquirir dados no Laboratório Nacional Gran Sasso em 2021.

Este detector, disse Hungerford, levará a busca por matéria escura WIMP a novos níveis de sensibilidade, espero encontrar o evasivo WIMP. Ou, ele disse, poderia demonstrar que a matéria escura não é uma partícula, uma vez que esta tecnologia já provou ser capaz de pesquisar outros tipos de matéria escura além de WIMPs.

"Anteriormente, se você quiser procurar um tipo específico de matéria escura, você realmente precisava procurar um tipo específico de detector. Agora, com esta tecnologia de argônio líquido, está realmente abrindo a porta para o uso de uma única tecnologia para pesquisar um punhado de diferentes tipos de matéria escura, "adicionou Renshaw, que recentemente apresentou as descobertas do DarkSide na UCLA Dark Matter Conference.

Enquanto Hungerford e Renshaw continuam suas pesquisas em Houston, três outros membros da equipe UH estão cuidando das operações do dia-a-dia na Itália. O pesquisador associado Nicola Canci gerencia o detector DS-50 e monitora seu desempenho.

"O sistema criogênico que mantém o argônio na fase líquida precisa ser monitorado, e algumas operações são necessárias para permitir o bom desempenho do detector. Eletrônicos são monitorados. Os sinais vindos do detector são melhorados, se necessário, e a qualidade dos dados é verificada rotineiramente, "Canci disse.