Uma equipa portuguesa constituída por cinco investigadores da Faculdade de Ciências e Tecnologias da Universidade de Coimbra (FCTUC) participa numa investigação internacional – XENON100 -, através da qual os cientistas pretendem detectar, pela primeira vez, matéria negra no Universo. São vários os estudos que confirmam a existência de um tipo de matéria não detectada que dá forma às galáxias e aos seus aglomerados.

José Matias, coordenador da equipa da Universidade de Coimbra, explica ao JPN o objectivo da experiência XENON100, que decorre no laboratório subterrâneo de Gran Sasso, em Itália. “Todas as coisas que nos rodeiam, mesmo as mais longínquas como os planetas, as estrelas e os cometas representam apenas 17% da matéria que existe no Universo”, começa por contar o investigador. Os cientistas acreditam que os restantes 83% são matéria negra, embora a sua identidade ainda continue desconhecida. Assim, há, actualmente, cerca de uma dezena de experiências a decorrer, a nível mundial, cujo objectivo é a detecção inédita deste tipo de matéria.

Portugal é um dos países “melhor posicionado”, segundo a comunidade científica, na “corrida” XENON100, que representa um esforço conjunto de 90 investigadores, de 15 instituições e de oito países distintos. Com início em 2005, a experiência pode definir-se em duas fases. “A primeira fase – XENON10 – apresentou resultados em 2007”, explica José Matias. O XENON100 representa um aparelho de medição de matéria “mais refinado e complexo” que o anterior.

A experiência consiste num detector com 60 quilos de xénon hiper-puro, colocado num laboratório subterrâneo, sob 1 300 metros de rocha, numa galeria, para reduzir a interacção da radiação cósmica no detector, a qual pode mascarar os sinais.

José Matias garante que o laboratório subterrâneo é o local mais indicado para medir radiações que indiciam matéria negra. O XENON100 esteve em fase de teste até final de 2009 e os primeiros resultados, referentes ao primeiro semestre de 2010, foram publicados no final do ano passado.

Foram precisos sete meses de trabalho contínuo para que a equipa conseguisse analisar e confirmar os resultados medidos pelo detector XENON100. O aparelho continua a medir, mas “não sabemos, neste momento, o que se mediu de Junho para cá”, afirma o investigador. “Poderá até já ter identificado matéria negra pela primeira vez”; no entanto, só se pode declarar que se detectou matéria negra quando houver um sinal “evidente e irrefutável, que confirme segurança e confiança à equipa de investigação”.

Na rota do Nobel da Física

Os investigadores portugueses escolheram oxénon (gás raro) para pesquisar, por apresentar melhores características para estas medidas. Assim, desenvolveram um sistema de filtragem que apresenta “uma redução fortíssima dos níveis de radiação estáveis”, pelo que a sensibilidade à detecção de matéria negra aumenta.

“Não nos afirmamos como candidatos ao Nobel”, realça o investigador. Segundo José Matias, o que a comunidade científica diz é que “entre as dez experiências que decorrem, a nossa é aquela que vai à frente na corrida porque tem melhores condições, maior sensibilidade e o resultado mais afinado”. Desde 2007 que os aparelhos de medição da Universidade de Coimbra estão a liderar este campo de trabalho.

“Se tivermos sucesso, como tudo leva a crer, é natural que sejamos os primeiros a identificar matéria negra e, sem grandes dúvidas, quem descobrir matéria negra será um forte candidato ao Nobel da Física”, garante José Matias, coordenador da equipa de investigação da FCTUC.