Em uma antiga mina de ouro a uma milha de profundidade, dentro de um tanque de titânio cheio de um gás liquefeito raro, os cientistas começaram a busca pelo que até agora não foi encontrado:a matéria escura.
Os cientistas têm certeza de que o material invisível compõe a maior parte da massa do universo e dizem que não estaríamos aqui sem ele - mas eles não sabem o que é. A corrida para resolver esse enorme mistério levou uma equipe às profundezas de Lead, Dakota do Sul.

A pergunta para os cientistas é básica, diz Kevin Lesko, físico do Lawrence Berkeley National Laboratory. "O que é esse ótimo lugar em que moro? No momento, 95% dele é um mistério."

A ideia é que um quilômetro e meio de terra e rocha, um tanque gigante, um segundo tanque e o titânio mais puro do mundo bloqueiem quase todos os raios e partículas cósmicas que circulam – e atravessam – todos nós todos os dias. Mas as partículas de matéria escura, pensam os cientistas, podem evitar todos esses obstáculos. Eles esperam que um deles voe para o tanque de xenônio líquido no tanque interno e colida com um núcleo de xenônio como duas bolas em um jogo de bilhar, revelando sua existência em um flash de luz visto por um dispositivo chamado "câmara de projeção do tempo".

Os cientistas anunciaram na quinta-feira que a pesquisa de cinco anos e US$ 60 milhões finalmente começou há dois meses, após um atraso causado pela pandemia do COVID-19. Até agora o aparelho não encontrou... nada. Pelo menos nenhuma matéria escura.

Tudo bem, eles dizem. O equipamento parece estar trabalhando para filtrar a maior parte da radiação de fundo que eles esperavam bloquear. "Para procurar esse tipo muito raro de interação, o trabalho número um é primeiro se livrar de todas as fontes comuns de radiação, o que sobrecarregaria o experimento", disse Carter Hall, físico da Universidade de Maryland.

E se todos os seus cálculos e teorias estiverem corretos, eles acham que verão apenas alguns sinais fugazes de matéria escura por ano. A equipe de 250 cientistas estima que obterá 20 vezes mais dados nos próximos dois anos.

Quando o experimento terminar, a chance de encontrar matéria escura com este dispositivo é "provavelmente inferior a 50%, mas superior a 10%", disse Hugh Lippincott, físico e porta-voz do experimento em uma entrevista coletiva na quinta-feira.

Embora isso esteja longe de ser uma certeza, "você precisa de um pouco de entusiasmo", disse Lesko, de Lawrence Berkeley. "Você não entra na física de busca rara sem alguma esperança de encontrar algo."

Duas gigantescas gruas da era da Depressão operam um elevador que leva os cientistas ao que é chamado de experimento LUX-ZEPLIN no Sanford Underground Research Facility. Uma descida de 10 minutos termina em um túnel com paredes frias ao toque forradas com rede. Mas a mina velha e mofada logo leva a um laboratório de alta tecnologia onde sujeira e contaminação são os inimigos. Os capacetes são trocados por outros mais limpos e uma dupla camada de botinhas azul bebê passa por botas de segurança com biqueira de aço.

O coração do experimento é o tanque gigante chamado criostato, disse o engenheiro-chefe Jeff Cherwinka em uma turnê em dezembro de 2019, antes que o dispositivo fosse fechado e enchido. Ele o descreveu como "como uma garrafa térmica" feita de "talvez o titânio mais puro do mundo" projetado para manter o xenônio líquido frio e manter a radiação de fundo no mínimo.

O xenônio é especial, explicou o coordenador de física do experimento Aaron Manalaysay, porque permite que os pesquisadores vejam se uma colisão é com um de seus elétrons ou com seu núcleo. Se algo atinge o núcleo, é mais provável que seja a matéria escura que todos estão procurando, disse ele.

Esses cientistas tentaram um experimento semelhante e menor aqui anos atrás. Depois de chegarem vazios, eles perceberam que tinham que ir muito maior. Outro experimento em larga escala está em andamento na Itália, dirigido por uma equipe rival, mas nenhum resultado foi anunciado até agora.

Os cientistas estão tentando entender por que o universo não é o que parece.

Uma parte do mistério é a matéria escura, que tem de longe a maior parte da massa no cosmos. Os astrônomos sabem que está lá porque, quando medem as estrelas e outras matérias regulares nas galáxias, descobrem que não há gravidade suficiente para manter esses aglomerados juntos. Se nada mais estivesse lá fora, as galáxias estariam "se separando rapidamente", disse Manalaysay.

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“É essencialmente impossível entender nossa observação da história, do cosmos evolutivo sem matéria escura”, disse Manalaysay.

Lippincott, físico da Universidade da Califórnia, em Santa Bárbara, disse que "não estaríamos aqui sem a matéria escura".

Portanto, embora haja pouca dúvida de que a matéria escura existe, há muitas dúvidas sobre o que ela é. A principal teoria é que envolve coisas chamadas WIMPs – partículas massivas de interação fraca.

Se for esse o caso, o LUX-ZEPLIN poderá detectá-los. Queremos descobrir "onde os fracos podem se esconder", disse Lippincott. + Explorar mais

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