O Grande Colisor de Hadrons (LHC) pode já ter capturado indícios de matéria escura por meio de pequenas falhas em seu funcionamento. Um estudo realizado pelos físicos Xunyu Liang e Ariel Zhitnitsky, da Universidade de Colúmbia Britânica, no Canadá, aponta que esses eventos estranhos podem revelar a presença dessa substância invisível. O artigo foi aceito para publicação na revista científica Physical Review D.
Os cientistas chamam os distúrbios de “UFOs”, sigla em inglês para Objetos Voadores Não Identificados. No acelerador, o termo se refere a perdas repentinas no feixe de prótons causadas por grãos microscópicos de poeira. A dúvida que intrigava os físicos era o que fazia essa poeira se soltar em uma estrutura de altíssima precisão.
Vibração no subsolo e sensores do acelerador
A resposta pode estar numa forma hipotética de matéria escura chamada pepitas de quarks áxions (AQNs, na sigla em inglês). Diferente das partículas subatômicas procuradas tradicionalmente pela física, as AQNs seriam objetos macroscópicos e densos, com massa entre cinco gramas e um quilo.
Ao passar pelo subsolo a até 100 quilômetros do laboratório, uma AQN geraria uma pequena onda de choque acústica capaz de chacoalhar o LHC. Os pesquisadores comparam o instrumento a um relógio de precisão afetado por uma vibração externa. “Uma peça de matéria escura passando pela Terra a dezenas de quilômetros de distância pode criar uma pequena vibração, como alguém dando um leve toque na mesa debaixo do relógio”, afirmaram Liang e Zhitnitsky ao portal ScienceAlert. Esse tremor faria a poeira se soltar e cruzar o feixe de partículas.
A hipótese começou a partir de uma coincidência de tamanhos entre os grãos de poeira e as AQNs, o que acabou levando a um novo modelo de busca. “No início, esperávamos encontrar uma relação direta entre os ‘UFOs’ misteriosos do LHC e a matéria escura. Mais tarde, percebemos que estávamos apresentando a primeira proposta para usar o LHC na busca por matéria escura macroscópica”, disseram os autores.
Para identificar a assinatura de uma AQN, os dados precisam mostrar um padrão muito específico ao longo do túnel de 27 quilômetros da máquina. Os cálculos indicam que a passagem do objeto deve provocar pelo menos três eventos de UFOs em pontos diferentes do anel num intervalo de apenas dois segundos.
Essa busca não exige nenhuma atualização de hardware ou gastos extras para o laboratório europeu. A análise pode ser feita retratando dados dos monitores de perda de feixe já instalados no local. “O que torna nosso caso especialmente atrativo é que o LHC já possui excelentes sistemas de monitoramento integrados, instalados para proteger a máquina de danos”, explicaram os físicos, ressaltando que esses equipamentos podem ser sensíveis a sinais para os quais não foram originalmente projetados.
A dupla não analisou os arquivos do acelerador diretamente, mas o estudo serve como convite para que a comunidade científica revise os registros antigos do LHC. Caso o padrão seja confirmado, a descoberta vai ampliar as fronteiras da física, provando que a matéria escura também pode se manifestar em escala macroscópica.
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