Físicos procuram por “fóton escuro” para provar a existência de uma 5ª força

Um grupo de físicos italianos conduz uma ambiciosa pesquisa em busca de uma “força negra” da natureza que, caso seja encontrada, abrirá portas para um vasto, desconhecido e invisível reino do Universo.

O Universo como o conhecemos possui cerca de um décimo de todas as coisas que pairam por aí. Todo o resto é invisível ou, pelo menos, impossível de detectar – exceto os efeitos da sua gravidade na fração de material que somos capazes de ver.

Os cientistas apelidam essa “força negra” de material escuro do setor ausente – classe de partículas energéticas e massivas que aparentemente existem em algum lugar, mas que não interagem com a matéria luminosa (aquela que nos compõe e que somos capazes de ver).

Um novo e ambicioso projeto do Instituto Nacional de Física Nuclear, na Itália, tentará desbloquear todo esse material escuro através de um fóton escuro teórico – uma versão dos fótons normais que carregam a luz aplicada à matéria escura – como chave.

E, se o verdadeiro fóton escuro for encontrado, fornecerá evidências para a quinta força do Universo – o que seria uma notícia incrível para a Física e para a Ciência.

A procura pela matéria escura é um assunto já abordado na Física. No entanto, a nova experiência procura descobrir se a massa escura interage com a matéria regular através de uma espécie de “mensageiro” de partículas escuras.

“Se encontrarmos essa força, o paradigma que temos agora mudará completamente. A descoberta abriria todo um novo mundo e ajudaria a entender as partículas e as forças que compõem o setor escuro”, disse o pesquisador Mauro Raggi, da Universidade Sapienza de Roma, em declarações ao The Guardian.

Antimatéria vs Diamante

Para encontrar a quinta força, os físicos planejam bombardear um fragmento de diamante (conhecido com diamond wafer) com um feixe de partículas de antimatéria, os pósitrons – a antimatéria “prima” dos elétrons. O instrumento utilizado para a experiência é conhecido como Padme – Positron Annihilation into Dark Matter Experiment.

Em circunstâncias normais, quando pósitrons e elétrons chocam entre si acabam por se aniquilar, dando origem a um par de fótons regulares. No entanto, se os fótons escuros existirem realmente, a colisão deverá produzir, de vez em quando, apenas um fóton regular. Ou seja, em vez de a interação produzir dois fótons regulares, deveriam surgir lado a lado um fóton escuro e um fóton normal.

Em declarações ao Physics World, os cientistas disseram que esperam que o feixe de pósitrons utilizado no Padme colida com elétrons suficientes do diamante de forma a originar um fóton escuro.

No entanto, e mesmo que a experiência seja bem sucedida, o Padme não será capaz de detectar o fóton escuro diretamente. Em vez disso, o fóton desaparecido servirá como prova.

Uma aniquilação elétron-pósitron capaz de produzir um fóton escuro será identificada no Padme como uma parte da energia que desapareceu, porque já teria passado para o setor escuro da matéria.

Se tudo isso acontecer, os físicos esperam conseguir confirmar e medir a massa do fóton escuro – pois, ao contrário dos fótons regulares, os escuros têm matéria. A confirmação não seria só a evidência de uma nova partícula, mas também de toda uma força completamente nova.

No Universo luminoso existem 4 forças, entre as quais: a eletromagnética, que transporta energia luminosa e liga átomos a outros átomos (e garante que não caiamos de uma cadeira, por exemplo); a força forte, que mantém as partículas dentro dos átomos juntas; a força fraca, que faz com que os átomos caiam e se decomponham e, por fim, a força gravitacional, que nos prende à Terra e orienta os movimentos do Universo.

Se confirmados os fótons escuros, eles seriam a manifestação de uma 5ª força, que ainda não está contemplada no nosso modelo atual – o eletromagnetismo escuro.

“Estamos atirando para todos os lados”, concluiu Rammi, acrescentando que, “se estamos tentando, temos pelo menos uma oportunidade de conseguir”.

Esta é desde o início uma pesquisa que se adivinha muito difícil – pesquisas realizadas anteriormente não detectaram nenhuma partícula escura. No entanto, caso os físicos consigam finalmente “flagrar” o fóton escuro, seria então o momento de reescrever os livros de Física.

Ciberia // ZAP

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