Sinal inexplicável recebido do espaço em busca de matéria escura – 22.06.2020

Existem três explicações possíveis para o novo sinal descoberto no experimento Xenon1T. Dois requerem nova física para explicar isso, e o terceiro consiste na existência de partículas solares, axiões.

Um experimento em busca de matéria escura revelou um sinal inexplicável do espaço.

Os cientistas que trabalham no experimento Xenon1T encontraram mais atividade do que esperavam.

Esse “excesso de eventos” pode indicar a existência de partículas hipotéticas chamadas axions, entre as quais existe um candidato à matéria escura.

Cerca de 25% do universo é composto de matéria escura, mas sua natureza é desconhecida. Seja o que for, ele não reflete nem emite luz detectável.

Existem três explicações possíveis para o novo sinal descoberto no experimento Xenon1T. Dois requerem nova física para explicar isso, e o terceiro consiste na existência de partículas solares, axiões.

achados são publicados no servidor Arxiv artigos não revisados ​​por outros cientistas.

Até agora, os cientistas só conseguiram fazer observações indiretas de evidências da matéria escura, sem detecção definitiva e direta.

Existem várias teorias que tentam explicar como essa partícula pode ser. O mais aceito é o WIMP (partículas massivas que se comunicam mal).

Os físicos que fazem parte da série de testes do Xenon passaram mais de uma década procurando por sinais desses WIMPs, mas até agora eles não tiveram sucesso.

Barulho de fundo

O experimento foi conduzido nas instalações subterrâneas de Gran Sasso, na Itália, de 2016 a 2018.

Seu detector foi preenchido com 3,2 toneladas de xenônio líquido ultra-puro, com 2 toneladas que serviram como “alvos” para interações entre átomos de xenônio e outras partículas que se deslocam para lá.

Quando a partícula cruzou o alvo, criou pequenos flashes de luz e elétrons que foram liberados do átomo de xenônio.

A maioria dessas interações, chamadas eventos, ocorre com partículas que já conhecemos, como múons, raios cósmicos e neutrinos. Eles compõem o que os cientistas chamam de sinais de fundo.

Um possível sinal de uma partícula não detectada deve ser forte o suficiente para superar esse ruído de fundo.

Os cientistas estimaram cuidadosamente o número de eventos em segundo plano no Xenon1T. Eles esperavam ver 232 deles, mas o experimento revelou 285.

Uma explicação pode ser que uma nova fonte de ruído de fundo que não foi considerada antes seja causada pela presença de pequenas amostras de trítio no detector Xenon1T.

O resultado pode ter a ver com neutrinos, que passam trilhões pelo corpo por segundo. Uma explicação pode ser que o momento magnético (propriedade de todas as partículas) dos neutrinos é maior que o valor do Modelo Padrão, que categoriza partículas elementares na física.

Nova física

Há quem acredite que apenas a nova física possa explicar o fenômeno.

No entanto, o excesso de eventos está mais alinhado com os sinais do axion, uma classe de partículas que ainda precisam ser descobertas. De fato, o evento excedente possui um espectro de energia semelhante ao esperado a partir dos axônios produzidos pelo Sol.

Estatisticamente, a hipótese da axia solar tem um significado de 3,5 sigma.

Embora esse significado seja grande, não é grande o suficiente para concluir que existem axiomas. O limiar de 5 sigma é geralmente considerado o limite para confirmar essa descoberta.

O significado das hipóteses de momento magnético e trítio corresponde a 3,2 sigma, o que significa que elas são consistentes com os dados.

Os cientistas que trabalham nos experimentos com xenônio estão melhorando as interações para um novo experimento, o xenon-nT. Com melhores dados desta versão futura, os pesquisadores estão confiantes de que em breve serão capazes de determinar se o evento excedente foi uma farsa estatística, uma contaminação do fundo ou algo muito mais emocionante.

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