Embora corresponda a aproximadamente 27% do conteúdo do universo, instrumentos convencionais não conseguem detectar a matéria escura. Pesquisadores do Instituto Internacional de Física (IIF/UFRN) e do Departamento de Física Teórica e Experimental da Universidade Federal do Rio Grande do Norte (DFTE/UFRN) divulgaram um estudo que apresenta uma proposta inovadora para a detecção de sinais dessas partículas ainda desconhecidas. A notícia foi publicada no Portal da UFRN.
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Os professores Farinaldo da Silva Queiroz, líder do grupo de Partículas e Astropartículas do IIF e docente do DFTE, e Manoel Silva de Vasconcelos, também do DFTE, conduziram o trabalho em parceria com o doutorando José Roberto Alves de Moura, do Programa de Pós-Graduação em Física (PPGF/UFRN). A pesquisa contou ainda com a colaboração de Manfred Lindner, diretor do Instituto Max Planck de Física Nuclear (MPIK). O estudo propõe a utilização de nano-ímãs moleculares como uma alternativa mais sensível aos métodos atuais para a detecção de fótons escuros e partículas do tipo áxion.
Inovação
Queiroz afirma que a proposta surge como resposta às limitações enfrentadas pelas abordagens experimentais atualmente empregadas. “A comunidade internacional tem buscado sinais de matéria escura por meio de vários aceleradores e detectores de grande porte, mas até agora não encontrou resultados conclusivos. O uso de nano-ímãs moleculares é inovador porque eles apresentam mais sensibilidade em uma certa região de massa”, destacou o pesquisador.
Os autores descrevem que, ao submeter esses nano-ímãs moleculares a um campo magnético externo, eles passam a um estado altamente sensível a excitações de energia muito baixa. Dessa forma, quando ocorre a interação com uma partícula de matéria escura, mesmo uma troca mínima de energia é suficiente para provocar uma avalanche magnética no material, gerando um sinal passível de detecção.
De acordo com o professor Manoel Vasconcelos, esse fenômeno só é possível devido às propriedades quânticas dos chamados ímãs de molécula única, que são sistemas altamente controláveis. “Utilizando metais como disprósio e manganês, podemos ajustar os níveis de energia com precisão, transformando interações extremamente fracas em sinais mensuráveis de matéria escura”, detalhou.
Interdisciplinaridade
Além do avanço experimental, Vasconcelos destaca o caráter interdisciplinar da proposta, que aproxima a Física da Matéria Condensada da Física de Altas Energias. Ele reforça que essa convergência tem impulsionado diversos estudos interdisciplinares. Grupos de referência internacional, como os de Berkeley e Stanford, já atuam nessa interface. Temos várias ideias nesse sentido, e acredito que esse trabalho inicial possa inaugurar uma nova linha de pesquisa na instituição.
Por fim, os pesquisadores ressaltam que o objetivo não é substituir os detectores atualmente em funcionamento, mas estimular o desenvolvimento de novos experimentos e fomentar colaborações internacionais capazes de explorar propriedades da matéria escura que ainda não permitem investigação pelos métodos tradicionais.
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