O flash de um cristal brilhante pode nos ajudar a encontrar WIMPs mais leves - e responder a perguntas pesadas sobre nosso universo.
Também conhecido como partículas massivas de interação fraca, WIMPS são uma partícula teórica de matéria escura - a coisa misteriosa que responde por 85% da massa de nosso universo.
Sabemos que a matéria escura está lá fora, nós apenas nunca o detectamos diretamente.
"A matéria escura é um dos maiores mistérios da física, "diz Stephen Derenzo, pesquisador do Laboratório de Berkeley do Departamento de Energia dos EUA. "Sua existência foi confirmada por muitas observações astronômicas por meio de sua força gravitacional nas estrelas, galáxias e raios de luz. "
Mas o que queremos agora é evidência física de que a matéria escura existe. É por isso que estamos procurando WIMPs.
Mas e se estivermos procurando a coisa errada?
O nome WIMP significa tamanho "massivo", mas na verdade estamos falando de partículas subatômicas. Especificamente, algo mais pesado que um próton.
Temos procurado por WIMPs acima da massa do próton por um tempo, usando um "grande número de experimentos enormes ... mas nenhum sinal foi confirmado, "diz Stephen.
E daí se os WIMPs não tiverem esse tamanho? "Nada se sabe sobre sua massa, e eles poderiam ser muito mais leves, "Stephen diz.
Se quisermos pesquisar WIMPs mais leves, vamos precisar de uma maneira de detectar sinais muito menores. Precisaremos de um detector que possa responder a energias milhares de vezes mais baixas do que esperávamos.
É aí que entra o GaAs.
Arsenieto de gálio para o resgate
Com o objetivo de criar um detector WIMP mais sensível, Stephen tem estudado um cristal chamado arsenieto de gálio (GaAs).
Cristais de GaAs brilham quando as partículas se chocam contra eles, e eles brilham mais intensamente se você incluir átomos de silício e boro nos cristais. Quando alterado desta forma, Os cristais de GaAs emitem um brilho detectável mesmo em resposta ao choque com partículas subatômicas de baixa energia.
Melhor ainda, não há brilho residual.
E o argumento decisivo? Cristais de GaAs grandes e extremamente puros estão disponíveis comercialmente.
Contando suas galinhas de matéria escura
"É difícil imaginar um material melhor para procurar [por partículas de matéria escura] nesta faixa de massa específica, "diz Stephen.
Claro, um novo material de detector requer um novo detector. Stephen gostaria de ver vários novos detectores WIMP desenvolvidos, incluindo um que usa GaAs para procurar por sinais de matéria escura mais clara.
Ele tem esperança de que esse detector possa descobrir a primeira evidência física de matéria escura, mas ele não está contando suas galinhas ainda.
"É um privilégio trabalhar em um problema tão importante da física, mas a celebração terá que esperar até que sinais claros sejam vistos, "Stephen diz.
"É possível que as partículas de matéria escura sejam ainda mais leves do que podemos ver com GaAs, e sua descoberta terá que esperar por experimentos ainda mais sensíveis. "
Este artigo apareceu pela primeira vez no Particle, um site de notícias científicas baseado na Scitech, Perth, Austrália. Leia o artigo original.
