Detector subterrâneo SuperCDMS atinge recorde de frio e inicia nova fase na busca pela matéria escura.

O experimento nas profundezas da SNOLAB canadense atingiu uma temperatura operacional próxima do zero absoluto e se prepara para buscar partículas que podem compor a maior parte do Universo

Cientistas da Faculdade de Ciências e Engenharia da Universidade de Minnesota chegaram a uma etapa decisiva no experimento Busca Supercriogênica por Matéria Escura (SuperCDMS). Instalado no subsolo da laboratório de neutrinos SNOLAB, no Canadá - a instalação subterrânea mais profunda do mundo, a 2 km. -, o experimento foi criado para detectar matéria escura. A equipe do SuperCDMS anunciou que conseguiu resfriar o sistema até uma temperatura de operação que fica abaixo da temperatura do espaço sideral.

A matéria escura, descrita pela primeira vez na década de 1970 pela célebre astrônoma Vera Rubin, representa, segundo a teoria, 85% da massa do Universo conhecido. Mesmo após 60 anos de pesquisas, os cientistas ainda não encontraram evidências empíricas de sua existência nem conseguiram determinar sua composição. A hipótese mais aceita sustenta que ela é formada por partículas grandes que interagem com a matéria “comum”, bariônica, por meio da gravidade, o que é conhecido como modelo de matéria escura fria (CDM).

O experimento SuperCDMS foi projetado para identificar partículas de matéria escura que já atravessam a Terra. Ele é composto por uma estrutura cilíndrica com cerca de quatro metros de altura e quatro metros de diâmetro, construída com camadas de chumbo ultrapurificado. Essa blindagem protege os detectores internos contra radiação, incluindo nêutrons e raios gama produzidos por raios cósmicos de alta energia que passam pela atmosfera. Atingir a temperatura base, que é 1/1000 de grau acima do zero absoluto (-273,15 °C), é uma fase de transição importante para o SuperCDMS.

Priscilla Cushman, professora da Escola de Física e Astronomia da Universidade de Minnesota e representante do SuperCDMS, afirmou em comunicado: “Atingir a temperatura operacional base é um marco importante na campanha de muitos anos para criar uma instalação de baixo fundo capaz de abrigar nossos detectores criogênicos de estado sólido sensíveis. Nessas temperaturas extremamente baixas, nossos detectores agora podem explorar uma nova faixa de parâmetros, onde podem estar escondidas as partículas mais leves de matéria escura”.

Além de projetar e montar a blindagem de baixo fundo que protege os detectores, a Universidade de Minnesota também desenvolveu algoritmos de aprendizado de máquina e métodos de análise. Eles serão usados para extrair rapidamente sinais de matéria escura dos dados quando o experimento estiver totalmente operacional, dentro de alguns meses. Depois de alcançar a temperatura base, terá início o processo de entrada em operação dos detectores: ativação, calibração e otimização.

Além da matéria escura, o SuperCDMS vai permitir que os cientistas estudem isótopos raros, investiguem relações na escala de elétron-volts e, possivelmente, descubram novos tipos de interações entre partículas.