Cientistas estão à beira de desvendar os maiores segredos do cosmos, focando na matéria escura e energia escura, componentes invisíveis que formam cerca de 95% do universo. Pesquisadores da Texas A&M University desenvolvem detectores avançados para capturar essas interações raras, prometendo revolucionar nossa compreensão da física fundamental.
Apesar de décadas de estudo, a humanidade compreende apenas uma pequena fração do cosmos observável, os 5% de matéria familiar. Os 95% restantes, compostos pela enigmática matéria escura e energia escura, permanecem um dos maiores desafios da ciência moderna. A capacidade de detectar esses elementos ocultos poderia reescrever as leis da natureza como as conhecemos.
O Dr. Rupak Mahapatra, físico de partículas experimentais na Texas A&M University, compara nossa limitada percepção do universo a tentar descrever um elefante apenas tocando sua cauda. Sua equipe está na vanguarda da criação de detectores semicondutores equipados com sensores quânticos criogênicos, instrumentos essenciais para a busca por esses componentes cósmicos invisíveis.
A busca por matéria escura e energia escura
Nomeadas pelo que ainda não se sabe sobre elas, a matéria escura e a energia escura exercem uma influência colossal no universo. A matéria escura, que compreende aproximadamente 27% da energia total do cosmos, atua como uma “cola cósmica”, moldando a estrutura de galáxias e aglomerados galácticos. Sua gravidade é o que mantém as galáxias unidas, impedindo que se desfaçam.
Por outro lado, a energia escura, a componente dominante com cerca de 68%, é a força motriz por trás da expansão acelerada do universo. Nenhuma delas emite, absorve ou reflete luz, tornando a observação direta impossível. A evidência de sua existência deriva principalmente de seus efeitos gravitacionais e da expansão cósmica, conforme detalhado em pesquisas recentes, incluindo um artigo de Mahapatra e coautores na Applied Physics Letters.
Tecnologia de ponta na detecção cósmica
O desafio de detectar matéria e energia escura é imenso, exigindo uma sensibilidade extraordinária. Os detectores desenvolvidos pela equipe de Mahapatra na Texas A&M são projetados para identificar interações de partículas que podem ocorrer apenas uma vez por ano, ou até uma vez por década. “O desafio é que a matéria escura interage tão fracamente que precisamos de detectores capazes de ver eventos que podem acontecer uma vez por ano, ou mesmo uma vez por década”, afirmou Mahapatra.
A Texas A&M está entre as poucas instituições que participam de experimentos globais, como o TESSERACT, um detector inovador que busca amplificar sinais antes ocultos no ruído. Além disso, Mahapatra contribuiu por 25 anos para o experimento SuperCDMS, uma das buscas mais sensíveis por matéria escura. Um avanço notável em 2014, publicado na Physical Review Letters, permitiu o estudo de WIMPs de baixa massa, um candidato principal para matéria escura.
Em 2022, outro estudo coautoria de Mahapatra examinou múltiplas abordagens, destacando que “nenhum experimento único nos dará todas as respostas” e que a sinergia entre diferentes métodos é crucial para montar o quadro completo. A detecção da matéria escura não é apenas uma curiosidade acadêmica, mas um portal para princípios fundamentais que governam o próprio universo, abrindo um novo capítulo na física.
