Matéria escura detectada ou erro no experimento? A colaboração COSINE-100, da qual faz parte o Prof. Nelson Carlin do IFUSP, avança nos trabalhos de reprodução dos resultados do experimento DAMA/LIBRA. COSINE tem condições privilegiadas para uma refutação contundente, conforme explica o Prof. Carlin, por utilizar o mesmo material e geometria do experimento original. Confira mais informações e o último artigo publicado.
Por: Comunicação IFUSP.
Observações cosmológicas fornecem evidências de que aproximadamente 27% do conteúdo de energia do Universo consiste de matéria escura, não explicada pelo modelo padrão da física de partículas. Um modelo de matéria escura favorecido postula a existência de partículas massivas de interação fraca (WIMPs) e há vários detectores no mundo concentrados nessa busca. Entretanto, até o momento só há um resultado positivo concreto, apresentado pela colaboração DAMA/LIBRA com significância de 12 σ por meio de uma modulação anual na taxa de eventos, esperada devido ao movimento do sistema solar em relação ao halo de WIMPs existente na galáxia. Esse resultado tem sido continuamente refutado pelos demais experimentos, gerando uma interessante controvérsia a respeito da origem do sinal observado. Um fato a se considerar é que os experimentos que refutam os resultados do DAMA/LIBRA são constituídos de diferentes geometrias e materiais e realizam análises que dependem de modelos.
O experimento COSINE-100 [1], em operação desde o final de 2016, visa resolver este problema, usando o mesmo material (iodeto de sódio dopado com Tálio), e geometria semelhante ao DAMA/LIBRA, para realizar análise independente de modelos e tentar confirmar ou refutar a observação de modulação anual. Resultados iniciais ainda não permitiram uma conclusão a esse respeito [2], pois há necessidade de mais tempo de tomada de dados. Por outro lado, em resultado publicado no final de 2018 na revista Nature [3], a colaboração COSINE-100 mostrou - pela primeira vez com o mesmo material - que o resultado da colaboração DAMA/LIBRA é inconsistente com a interação entre WIMPs e núcleos de sódio e iodo dentro de um modelo independente de spin. Entretanto, ainda ficavam em aberto possíveis interpretações com outros modelos. Neste trabalho [4], com um limiar de detecção aprimorado - o que permitiu uma sensibilidade cerca de dez vezes maior - e com o uso de diferentes modelos, novamente confirmou-se a inconsistência. Uma resposta definitiva será obtida com mais algum tempo de tomada de dados para verificação independente de modelos da modulação anual.
Saiba mais na reportagem publicada pela Science "Is the end in sight for famous dark matter claim?"
Acesse os artigos, na íntegra, pelos links abaixo.
- [1] Design and Initial Performance of the COSINE-100 Experiment, COSINE-100 Collaboration, Eur. Phys. J. C 78,107 (2018)
- [2] Search for a Dark Matter-Induced Annual Modulation Signal in NaI(Tl) with the COSINE-100 Experiment, G. Adhikari et al., Phys. Rev. Lett 123, 031302 (2019)
- [3] An experiment to search for dark-matter interactions using sodium iodide detectors, COSINE-100 Collaboration, Nature 564, 83-86 (2018)
- [4] Strong constraints from COSINE-100 on the DAMA dark matter results using the same sodium iodide target, Science Advances Vol. 7, Issue46, (2021)
