Um grupo de físicos italianos está a conduzir uma ambiciosa pesquisa em busca de uma “força negra” da natureza que, caso seja encontrada, abrirá portas para um vasto, desconhecido e invisível reino do Universo.
O Universo, tal como o conhecemos, possui cerca de um décimo de todas as coisas que pairam por aí. Tudo o resto é invisível ou, pelo menos, impossível de detetar – exceto os efeitos da sua gravidade na fração de material que somos capazes de ver.
Os cientistas apelidam esta “força negra” de material escuro do setor ausente – classe de partículas energéticas e massivas que aparentemente existem algures, mas que não interagem com a matéria luminosa (aquela que nos compõe e que somos capazes de ver).
Um novo e ambicioso projeto do Instituto Nacional de Física Nuclear, em Itália, vai tentar desbloquear todo este material escuro através de um fotão escuro teórico – uma versão dos fotões normais que carregam a luz aplicado à matéria escura – como chave.
E, se o verdadeiro fotão escuro for encontrado, fornecerá evidências para a quinta força do Universo – o que seria uma notícia incrível para a Física e para a Ciência.
A procura pela matéria escura é um assunto já abordado na Física no entanto, esta nova experiência procura descobrir se a massa escura interage com a matéria regular através de uma espécie de “mensageiro” de partículas escuras.
“Se encontrarmos esta força, o paradigma que temos agora vai mudar completamente. A descoberta abriria todo um novo mundo e ajudaria a perceber as partículas e as forças que compõem o setor escuro”, disse o investigador Mauro Raggi, da Universidade Sapienza de Roma, em declarações ao Guardian.
Antimatéria vs Diamante
Para encontrar esta quinta força, os físicos planeiam bombardear um fragmento de diamante (conhecido com diamond wafer) com um feixe de partículas de antimatéria, os positrões – a anti-matéria “prima” dos eletrões. O instrumento utilizado para a experiência é conhecido como Padme – Positron Annihilation into Dark Matter Experiment.
Em circunstâncias normais, quando positrões e eletrões chocam entre si acabam por se aniquilar, dando origem a um par de fotões regulares. No entanto, se os fotões escuros existirem realmente, esta colisão deverá produzir, de vez em quando, apenas um fotão regular. Ou seja, em vez da interação produzir dois fotões regulares, deveriam surgir lado a lado um fotão escuro e um fotão normal.
Em declarações à Physics World, os investigadores disseram que esperam que o feixe de positrões utilizado no Padme colida com eletrões suficientes do diamante de forma a originar um fotão escuro.
No entanto, e mesmo que a experiência seja bem sucedida, o Padme não será capaz de detetar o fotão escuro diretamente. Em vez disso, o fotão desaparecido servirá como prova. Uma aniquilação eletrão-positrão capaz de produzir um fotão escuro será identificado no Padme como uma parte da energia que desapareceu, porque já terá passado para o setor escuro da matéria.
Se tudo isto acontecer, os físicos esperam conseguir confirmar e medir a massa do fotão escuro – pois, ao contrário dos fotões regulares, os fotões escuros têm matéria. A confirmação não seria só a evidência de uma nova partícula, mas também de toda uma força completamente nova.
No Universo luminoso existem 4 forças, entre as quais: a eletromagnética, que transporta energia luminosa e liga átomos a outros átomos (e garante que não caíamos de uma cadeira, por exemplo); a força forte, que mantém as partículas dentro dos átomos juntas; a força fraca, que faz com que os átomos caiam e se decomponha e, por fim, a força gravitacional, que nos prende à Terra e orienta os movimentos do Universo.
A confirmar-se os fotões escuros, estes seriam a manifestação de uma 5.ª força, que ainda não está contemplada no nosso modelo atual – o eletromagnetismo escuro.
“Estamos a atirar em todos os sentidos”, concluiu Rammi acrescentando que “se estamos a tentar temos, pelo menos, uma oportunidade de conseguir”.
Esta é desde logo uma pesquisa que se adivinha muito difícil – investigações levadas a cabo anteriormente não detetaram nenhuma partícula escura – no entanto, caso os físicos consigam finalmente “apanhar” o fotão escuro, serão então o momento de reescrever os livros de Física.
