O detetor subterrâneo SuperCDMS atingiu um novo recorde de frio, levando a busca por matéria escura a uma nova fase.

A experiência SuperCDMS na SNOLAB canadiana atinge uma temperatura de funcionamento próxima do zero absoluto e prepara-se para procurar partículas que podem constituir a maior parte do Universo

Investigadores da Faculdade de Ciência e Engenharia da Universidade do Minnesota alcançaram uma etapa decisiva na experiência Super Cryogenic Dark Matter Search (SuperCDMS). Situada no subsolo do laboratório de neutrinos SNOLAB, no Canadá - a mais profunda instalação subterrânea do mundo, com 2 km. -, esta experiência foi concebida para detetar matéria escura. A equipa do SuperCDMS anunciou que conseguiu arrefecer o sistema até uma temperatura de funcionamento inferior à temperatura do espaço sideral.

A matéria escura, descrita pela primeira vez na década de 1970 pela conhecida astrónoma Vera Rubin, representará, em teoria, 85% da massa do Universo conhecido. Apesar de 60 anos de investigação, os cientistas ainda não encontraram provas empíricas da sua existência nem conseguiram determinar do que é feita. A teoria mais difundida defende que é composta por partículas de grandes dimensões que interagem com a matéria «normal», bariónica, através da gravidade, numa abordagem conhecida como modelo de matéria escura fria (Cold Dark Matter, CDM).

A experiência SuperCDMS foi desenvolvida para identificar partículas de matéria escura que já atravessam a Terra. O sistema inclui um corpo cilíndrico com cerca de quatro metros de altura e de diâmetro, construído com camadas de chumbo ultrapurificado. Esta blindagem protege os detetores no interior da radiação, incluindo neutrões e raios gama produzidos por raios cósmicos de alta energia ao atravessarem a atmosfera. Atingir a temperatura de base, de 1/1000 de grau acima do zero absoluto (-273,15 °C), constitui uma etapa de transição importante para o SuperCDMS.

Priscilla Cushman, professora da Escola de Física e Astronomia da Universidade do Minnesota e porta-voz do SuperCDMS, afirmou num comunicado: «Atingir a temperatura de funcionamento de base é um marco importante na campanha, com vários anos, para criar uma instalação de baixo fundo capaz de albergar os nossos detetores de estado sólido criogénicos sensíveis. A estas temperaturas extremamente baixas, os nossos detetores podem agora explorar uma nova gama de parâmetros onde podem estar escondidas as partículas de matéria escura mais leves».

Para além de conceber e montar a blindagem de baixo fundo que protege os detetores, a equipa da Universidade do Minnesota também desenvolveu algoritmos de aprendizagem automática e métodos de análise. Estes serão usados para extrair rapidamente os sinais de matéria escura dos dados quando a experiência estiver totalmente operacional dentro de alguns meses. Depois de alcançada a temperatura de base, começará o processo de colocação dos detetores em funcionamento: ativação, calibração e otimização.

Além da matéria escura, o SuperCDMS permitirá aos cientistas estudar isótopos raros, investigar relações na escala do eletrão-volt e, possivelmente, descobrir novos tipos de interações entre partículas.