A caça à matéria escura acabou de encontrar um mistério potencialmente abalador da física
O XENON1T foi projetado para observar a existência de pequenas partículas. Preenchido com 3,2 toneladas de xenônio liquefeito ultra-puro, ele atua como um grande alvo para axions solares, um momento magnético de neutrino magnético aprimorado usando neutrinos solares e matéria escura bosônica. Quando uma dessas partículas cruza o alvo, pode desencadear luz e liberar elétrons de um átomo de xenônio.
Embora o XENON1T se propusesse a encontrar matéria escura - de WIMPs ou Partículas Massivas com Interação Fraca -, também era sensível a outras novas partículas e interações. Os cientistas estimaram o número de eventos em segundo plano, mas, comparando-o com os dados reais do instrumento, encontraram mais 53 sobre os 232 eventos esperados.
A origem exata desses extras é o assunto de um novo artigo, atualmente em pré-impressão. "A assinatura do excesso é semelhante ao que pode resultar de uma pequena quantidade residual de trítio (um átomo de hidrogênio com um próton e dois nêutrons)", sugerem os pesquisadores, "mas também pode ser um sinal de algo mais emocionante - como a existência de uma nova partícula conhecida como axião solar ou a indicação de propriedades previamente desconhecidas dos neutrinos. ”
Parte do desafio é que nem sempre são conhecidos métodos para confirmar ou desconsiderar conclusivamente as possíveis teorias. Se são pequenas quantidades de trítio, por exemplo, apenas alguns átomos seriam necessários para explicar os resultados ímpares. No entanto, não existem medições independentes que possam confirmar ou refutar sua presença em um nível tão pequeno.
Alternativamente, o excesso de eventos pode ser de uma nova partícula. O espectro de energia do que foi observado é realmente semelhante aos axônios produzidos no Sol, é apontado. "Eixos são partículas hipotéticas que foram propostas para preservar uma simetria de reversão do tempo da força nuclear, e o Sol pode ser uma forte fonte delas", explicam os pesquisadores do XENON. "Embora esses axônios solares não sejam candidatos à matéria escura, sua detecção marcaria a primeira observação de uma classe de novas partículas bem motivada, mas nunca observada, com um grande impacto em nossa compreensão da física fundamental, mas também em fenômenos astrofísicos".
Embora não seja a matéria escura, esses axônios podem ser um precursor. Uma teoria é que axions do universo primitivo podem ter sido realmente uma fonte de matéria escura, que os pesquisadores acreditam que compõe a maior parte da matéria.
Terceiro, e não menos intrigante, é a possibilidade de culpar os neutrinos. No entanto, fosse esse o caso, é possível que o momento magnético dos neutrinos seja realmente maior do que o que se acredita atualmente no Modelo Padrão de partículas elementares. "Essa seria uma dica forte para algumas outras novas físicas necessárias para explicá-la", diz a equipe.
Enquanto os pesquisadores do XENON estão se inclinando para a teoria do axio solar, agora é impossível dizer conclusivamente o que é correto. Esse mistério pode ser resolvido na próxima fase do estudo, no entanto, que fará com que o XENON1T seja atualizado para o XENONnT: três vezes a massa ativa de xenônio e um fundo menor do que seu antecessor.“Com melhores dados do XENONnT”, sugere-se, “a colaboração do XENON está confiante de que descobrirá em breve se esse excesso é um mero acaso estatístico, um contaminante de fundo ou algo muito mais interessante: uma nova partícula ou interação que vai além da física conhecida. "
Via: Slash Gear
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