Nova pesquisa de Chalmers, junto com ETH Zürich, Suíça, sugere uma maneira promissora de detectar partículas indescritíveis de matéria escura por meio de respostas atômicas inexploradas que ocorrem no material do detector.

Os novos cálculos permitem que os teóricos façam previsões detalhadas sobre a natureza e a força das interações entre a matéria escura e os elétrons, que não eram possíveis anteriormente.

"Nossa nova pesquisa sobre essas respostas atômicas revela propriedades materiais que até agora permaneceram ocultas. Elas não puderam ser investigadas usando nenhuma das partículas disponíveis para nós hoje - apenas a matéria escura poderia revelá-las, "diz Riccardo Catena, Professor Associado do Departamento de Física da Chalmers.

Para cada estrela, galáxia ou nuvem de poeira visível no espaço, existe cinco vezes mais material que é invisível - matéria escura. Descobrir maneiras de detectar essas partículas desconhecidas que formam uma parte tão significativa da Via Láctea é, portanto, uma prioridade na física das astropartículas. Na busca global por matéria escura, grandes detectores foram construídos no subsolo para tentar capturar as partículas conforme elas ricocheteiam nos núcleos atômicos.

Até aqui, essas partículas misteriosas escaparam da detecção. De acordo com os pesquisadores Chalmers, uma possível explicação poderia ser que as partículas de matéria escura são mais leves do que os prótons, e, portanto, não faz com que os núcleos recuem - imagine uma bola de pingue-pongue colidindo com uma bola de boliche. Uma maneira promissora de superar esse problema poderia ser, portanto, mudar o foco dos núcleos para os elétrons, que são muito mais leves.

Em seu artigo recente, os pesquisadores descrevem como as partículas de matéria escura podem interagir com os elétrons nos átomos. Eles sugerem que a taxa na qual a matéria escura pode expulsar elétrons dos átomos depende de quatro respostas atômicas independentes - três das quais não foram identificadas anteriormente. Eles calcularam as maneiras como os elétrons nos átomos de argônio e xenônio, usado nos maiores detectores de hoje, deve responder à matéria escura.

Os resultados foram publicados recentemente na revista Physical Review Research e realizados em uma nova colaboração com a física da matéria condensada Nicola Spaldin e seu grupo na ETH. Suas previsões agora podem ser testadas em observatórios de matéria escura ao redor do globo.

"Tentamos remover o máximo possível de barreiras de acesso. O artigo foi publicado em uma revista de acesso totalmente aberto e o código científico para calcular as novas funções de resposta atômica é de código aberto, para quem deseja dar uma olhada 'nos bastidores' do nosso jornal, "diz Timon Emken, um pesquisador de pós-doutorado no grupo de matéria escura do Departamento de Física de Chalmers.