Detectores ancestrais de matéria escura estão nas profundezas da Terra

Minerais como halita poderiam ter registros de interações com matéria escura. Créditos da imagem: Hans-Joachim Engelhardt.

Um grupo de cientistas, de institutos europeus e norte-americano, publicou recentemente um artigo que descreve como rochas poderiam agir como detectores naturais de matéria escura. A notícia foi publicada pela revista Nature (link). O artigo científico se encontra no arXiv (link). 

Quilômetros abaixo da superfície da Terra, alguns minerais podem ter registros de colisões com matéria escura - um material ainda indescritível que compõe a maior parte da matéria do Universo.

A matéria escura é detectada indiretamente por sua influência gravitacional, por meio de observações do movimento de galáxias e de aglomerados de galáxias, mas nunca foi detectada diretamente. Essa seria composta de partículas massivas de interação fraca (conhecidas por WIMPs), que interagem com a matéria normal principalmente através da gravidade.

No trabalho recente, os pesquisadores sugerem que minerais como halita (cloreto de sódio) e zabuyelite (carbonato de lítio) podem atuar como detectores naturais. Essas rochas poderiam revelar aos físicos dados que foram coletados há centenas de milhões de anos. A procura dos traços deixados nesses materiais poderia ajudar na busca para detectar diretamente a matéria escura.

Durante os experimentos criados para detectar matéria escura tenta-se determinar os efeitos das WIMPs colidindo com os núcleos de átomos de materiais como germânio, silício ou iodeto de sódio dentro de um detector. Estes detectores devem ser posicionados no subsolo, para proteção contra os raios cósmicos que atingem a superfície da Terra. No caso dos minerais subterrâneos, esse problema já está resolvido.

Os minerais - que podem ter cerca de 500 milhões de anos - poderiam ser extraídos de poços já existentes, escavados para pesquisa geológica e busca de petróleo, por exemplo. A análise poderia ser feita por meio do escaneamento do material coletado, com microscópio eletrônico ou de força atômica, ou por meio de raios-X ou ultravioleta. Essa análise buscaria caminhos entre 1 e 1.000 nanômetros no mineral provocados pelo recuo de núcleos atômicos devido a interação com WIMPs.

Alguns cientistas afirmam que muitos detalhes ainda precisam ser investigados antes que o programa de buscas e análises seja implementado.

Saiba mais:
Notícia da Nature: Hunt for dark matter turns to ancient minerals
Artigo científico: Searching for Dark Matter with Paleo-Detectors

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