O modelo padrão da física de partículas representa apenas 20% da matéria do universo. Os físicos teorizaram que os 80% restantes são constituídos pela chamada matéria escura, que consiste em partículas que não emitem, absorvem ou refletem a luz e, portanto, não podem ser observados diretamente com os instrumentos existentes.

A existência de matéria escura é inferida indiretamente por observações astronômicas de seus efeitos gravitacionais. Até aqui, pesquisadores não foram capazes de observar este tipo misterioso de matéria diretamente, mas eles introduziram uma série de modelos teóricos delineando possíveis "traços" que a matéria escura poderia deixar ao interagir com partículas de modelo padrão conhecidas por meio de forças desconhecidas, também conhecido como forças das trevas.

De acordo com alguns desses modelos teóricos, a matéria escura poderia ser observada indiretamente pela detecção dos efeitos de suas interações extremamente raras com a matéria normal. Dados astronômicos recentes coletados pelo telescópio Planck, lançado no espaço há mais de uma década e operado pela Agência Espacial Europeia (ESA), sugeriu a existência de um inativo (ou seja, estéril) tipo de neutrino com uma massa na escala sub-eV, que poderiam ser candidatos promissores de matéria escura.

Colaboração RENO (Reactor Experiment for Neutrino Oscillation), um grupo de pesquisadores em diferentes institutos na Coréia do Sul, recentemente conduziu uma busca por luz, oscilações de neutrino estéreis sub-eV, que foi baseado em dados coletados por dois detectores idênticos localizados na Coreia do Sul ao longo de 2.200 dias. Embora eles não tenham sido capazes de detectar essas oscilações, suas descobertas, publicado em Cartas de revisão física , poderia informar pesquisas futuras de neutrinos estéreis.

"Neutrinos estéreis, se eles existem, pode ser misturado com neutrinos ativos e, assim, deixar efeitos observáveis ​​nos dados coletados em experimentos de neutrino do reator, "Soo-Bong Kim, um dos pesquisadores que realizou o estudo, disse a Phys.org. "Os experimentos da RENO na Coréia e da Baía Daya na China, que usam detectores múltiplos e idênticos em diferentes locais, têm sensibilidades altas o suficiente para testar os resultados do Planck. "

Até aqui, esforços experimentais com o objetivo de detectar indícios de interações de neutrinos estéreis em escala sub-eV foram incapazes de captar sinais dessas partículas indescritíveis. Descobertas anteriores, portanto, parecem parcialmente descartar a validade da hipótese recente baseada em dados coletados pelo telescópio Planck. Para confirmar ou desconfirmar totalmente esta hipótese, os físicos precisarão primeiro realizar pesquisas que cubram o espaço de parâmetro restante, coleta de medições muito precisas.

Em seu estudo, Kim e seus colegas analisaram uma vasta quantidade de dados coletados por dois detectores idênticos colocados a ~ 300m e ~ 1400m de seis reatores situados na Usina Nuclear de Hanbit, na Coreia. Esses dados foram acumulados ao longo de oito anos, como parte da experiência RENO. O principal objetivo do experimento RENO é medir ou definir um limite no chamado parâmetro de matriz de mistura de neutrinos θ ¹³ , que é responsável pelas oscilações que surgiriam da mistura entre diferentes sabores de neutrinos.

"A grande amostra de dados nos permite reduzir as incertezas relacionadas às flutuações estatísticas e nossa configuração de dois detectores idênticos é útil para reduzir substancialmente as incertezas associadas aos sistemas e métodos de medição, "Kim explicou." Eles melhoraram substancialmente a precisão da medição do espectro de energia do neutrino. A mistura com neutrino estéril não observável resulta no desaparecimento de neutrinos ativos nos dados, então tentamos sondar os efeitos do neutrino estéril comparando as formas espectrais dos dois detectores. "

Geral, o trabalho recente de Kim e seus colegas confirma a possibilidade de conduzir pesquisas de matéria escura usando instrumentos feitos pelo homem que podem medir oscilações com altos níveis de precisão. Até aqui, os pesquisadores não foram capazes de detectar quaisquer características significativas que pudessem resultar de interações de neutrinos estéreis. Portanto, suas descobertas sugerem que, se essas partículas existissem, suas interações com outras partículas seriam extremamente fracas.

"Os resultados coletados por nós e pelo experimento de neutrino do reator Daya Bay fornecem um roteiro para futuras medições de precisão destinadas a detectar interações de neutrinos estéreis, "Kim disse." Agora planejamos continuar a busca de neutrinos estéreis na escala sub-eV. Além disso, relatamos recentemente os resultados de uma pesquisa de neutrino estéril em escala eV que mostrou uma indicação interessante de mistura com neutrino estéril nos espectros de neutrino observados. Pretendemos continuar esses esforços usando o complexo de neutrinos do reator RENO. "

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