Universidade de Coimbra
Investigação alcançou os melhores limites de sempre na procura direta por matéria escura de baixa massa.
É visto como um marco histórico na física de partículas e algo que abre uma nova janela para o estudo do interior do Sol.
Cientistas observaram pela primeira vez, interações de neutrinos solares com núcleos atómicos. E alcançaram os melhores limites de sempre na procura direta por matéria escura de baixa massa.
Ó estudo foi realizado por uma colaboração internacional de cientistas, a LUX-ZEPLIN (LZ), que conta por exemplo com o fundador Laboratório Instrumentação e Física Experimental de Partículas (LIP) da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra (FCTUC).
Foi feita a maior análise de sempre de dados obtido por um detetor de matéria escura: 417 dias de operação efetiva, entre março de 2023 e abril de 2025.
A LZ estabeleceu os limites mais restritivos conhecidos para partículas de matéria escura do tipo WIMPs (partículas massivas de interação fraca), em particular para massas inferiores a 9 GeV/c².
Não foram observados sinais diretos destas partículas, mas os novos resultados reforçam a posição da LZ como a experiência mais sensível do mundo para WIMPs com massas acima de 5 GeV/c², descreve a Universidade de Coimbra em comunicado enviado ao ZAP.
A sensibilidade do detetor permitiu observar, pela primeira vez, interações de neutrinos solares com núcleos atómicos. Isto foi conseguido através do processo raro conhecido como espalhamento coerente elástico de neutrinos com o núcleo (CEvNS).
Neste processo, observado pela primeira vez apenas em 2017 usando um elevado fluxo de neutrinos produzidos em reatores nucleares, um neutrino interage com todo o núcleo atómico, transferindo uma quantidade ínfima de energia.
Esta foi a primeira vez que este processo foi observado em neutrinos solares com uma significância de 4,5 sigma, acima do limite de 3 sigma tradicionalmente usado para considerar uma observação como “evidência”.
As experiências PandaX-4T e XENONnT reportaram indícios deste processo no ano passado, mas com um nível de confiança inferior a 3 sigma.
Esta é a primeira “evidência” de um sinal de CEvNS de neutrinos extraterrestres.
Esta não é a primeira vez que neutrinos provenientes do Sol são detetados neste laboratório. Nos anos 60 e 70, Raymond Davis Jr. e John Bahcall mediram, pela primeira vez, o fluxo de neutrinos solares com um detetor com 380 m3 nessa mesma caverna, agora conhecida como a “caverna Davis”. Este resultado valeu a Ray Davis o prémio Nobel da física de 2002.
«A novidade não é apenas a deteção de neutrinos solares, mas o mecanismo extremamente subtil pelo qual foram observados. Estamos a falar de apenas alguns fotões e eletrões por interação, o que demonstra a extraordinária sensibilidade do detetor LZ», descreve o investigador Paulo Brás.