p A colaboração internacional ALPS II ("Any light particle search") instalou o primeiro de 24 ímãs supercondutores hoje, marcando o início da instalação de um experimento único de física de partículas para procurar matéria escura. Localizado no centro de pesquisa alemão DESY em Hamburgo, está definido para começar a coletar dados em 2021, procurando por partículas de matéria escura que literalmente fazem a luz brilhar através de uma parede, fornecendo assim pistas para uma das maiores questões da física hoje:qual é a natureza da matéria escura? p "É muito emocionante ver o projeto no qual muitos de nós temos trabalhado por tantos anos finalmente tomando forma no túnel, "O porta-voz do ALPS-II, Axel Linder, da DESY, disse." Quando a instalação e o comissionamento ocorrerem conforme planejado, poderemos iniciar a busca no primeiro semestre de 2021. "

p A matéria escura é um dos maiores mistérios da física. Observações e cálculos do movimento das estrelas nas galáxias, por exemplo, mostram que deve haver mais matéria no Universo do que podemos explicar com as partículas de matéria conhecidas hoje. Na verdade, a matéria escura deve representar 85% de toda a matéria do Universo. Contudo, atualmente não sabemos o que é. Mas sabemos que não interage com a matéria regular e é essencialmente invisível, de modo que é chamado de "escuro".

p Existem várias teorias que tentam explicar a natureza da matéria escura e as partículas em que ela pode consistir. Uma dessas teorias afirma que a matéria escura consiste em partículas muito leves com propriedades muito específicas. Um exemplo é o axion que foi originalmente postulado para explicar aspectos da interação forte, uma das forças fundamentais da natureza. Existem também observações astrofísicas intrigantes, como discrepâncias na evolução dos sistemas estelares, o que também pode ser explicado pela existência de axions ou partículas semelhantes a axions.

p É aqui que entra o ALPS II. Ele foi projetado para criar e detectar esses áxions. Um forte campo magnético pode fazer com que os axions mudem para fótons e vice-versa. "Essa propriedade bizarra já foi explorada no experimento inicial do ALPS I, que executamos de 2007 a 2010. Apesar de seu tamanho limitado, alcançou as melhores sensibilidades mundiais para esses tipos de experimentos, "disse Benno Willke, o líder do ALPS e do grupo de desenvolvimento de laser do Instituto Max Planck de Física Gravitacional (Instituto Albert Einstein) e do Instituto de Física Gravitacional da Leibniz Universität de Hannover.

p O ALPS II está sendo instalado em uma seção de túnel reto do antigo acelerador de física de partículas do DESY, HERA. Vinte e quatro ímãs aceleradores supercondutores, doze de cada lado de uma parede, abrigar duas cavidades ópticas de 120 metros de comprimento. Um sistema de laser poderoso e complexo produz luz que é amplificada pela cavidade dentro do campo magnético e irá, para uma fração muito pequena, converter em partículas de matéria escura. Uma barreira de bloqueio de luz - uma parede - separa o segundo compartimento do ALPS II, mas essa parede não é um obstáculo para os áxions e partículas semelhantes que podem facilmente passar por ela. Na segunda cavidade, as partículas de matéria escura se converteriam de volta em luz. O sinal minúsculo será captado por sistemas de detecção dedicados.

p Quanto mais de 1, A melhoria de 000 vezes na sensibilidade do ALPS II é possibilitada pelo aumento do comprimento das cordas magnéticas, mas também por avanços significativos nas tecnologias ópticas. "Esses avanços surgiram do trabalho em interferômetros de ondas gravitacionais, como GEO600 e LIGO, e mostram bem como os avanços tecnológicos em uma área permitem o progresso em outras, "disse o co-porta-voz Guido Mueller, da Universidade da Flórida em Gainesville.

p O ALPS II também é um exemplo de reciclagem em pesquisa:ele não reutiliza apenas um trecho de túnel que antes abrigava o acelerador de partículas carro-chefe do DESY, mas também reutiliza os próprios ímãs que direcionaram os prótons ao redor do anel até 2007. Esses ímãs precisaram ser reprojetados para se adequar aos objetivos do ALPS:a ligeira curvatura necessária em um anel acelerador teve que ser removida para permitir que os fótons se propagassem por eles.

p A colaboração do ALPS II consiste em cerca de 25 cientistas destes institutos:DESY, o Instituto Max Planck de Física Gravitacional (Instituto Albert Einstein) e o Instituto de Física Gravitacional da Leibniz Universität de Hannover, o Johannes Gutenberg-Universität Mainz, a Universidade da Flórida em Gainesville, e a Cardiff University. Além disso, a colaboração é apoiada por parceiros em todo o mundo, como o Instituto Nacional de Metrologia (PTB) na Alemanha e o Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia dos EUA. O experimento é financiado principalmente pelo DESY, a Fundação Heising-Simons, a US National Science Foundation, a Volkswagen Stiftung alemã e a Fundação Alemã de Pesquisa (DFG).

p No DESY, O ALPS II pode ser apenas o primeiro experimento dentro de uma nova abordagem estratégica para lidar com a matéria escura. "Colaborações internacionais estão preparando o experimento IAXO para procurar axions emitidos pelo Sol, bem como o detector MADMAX, que procurará diretamente por axions como constituintes da matéria escura local que nos rodeia ", explicou Joachim Mnich, Diretor de física de partículas do DESY.