Algo no universo cria mais massa do que podemos detectar diretamente. Sabemos que está aí por causa dos efeitos gravitacionais na matéria que podemos detectar; mas não sabemos o que é e de onde veio.
Chamamos essa massa invisível de 'matéria escura', e os físicos acabaram de identificar uma partícula que poderia ser isso.
O candidato é uma partícula subatômica recentemente descoberta chamada hexaquark d. E na escuridão primordial que se seguiu ao Big Bang, eles puderam se unir para criar matéria escura.
Por quase um século, a matéria escura intrigou os astrônomos. Pela primeira vez, sua influência foi vista nos movimentos das estrelas, o que indicava que havia mais massa ao redor delas do que podíamos ver.
Agora podemos ver a influência da matéria escura em outras dinâmicas – por exemplo, com lentes gravitacionais, quando a luz se curva em torno de objetos massivos, como aglomerados de galáxias. E a rotação dos discos galácticos, que é muito rápida para ser explicada por sua massa aparente.
Até agora, descobriu-se que a matéria escura não pode ser detectada diretamente, uma vez que não absorve, emite ou reflete radiação eletromagnética de qualquer tipo. Mas seu efeito gravitacional é forte – tão forte que até 85% da matéria em nosso universo pode ser matéria escura.
No entanto, os cientistas adorariam entender o segredo da matéria escura. Não só porque são muito curiosos – descobrir o que é a matéria escura pode nos dizer muito sobre como nosso universo se formou e como funciona.
Se a matéria escura realmente não existe, isso significaria que algo está errado com o modelo padrão da física de partículas que usamos para descrever e compreender o universo.
Vários candidatos à matéria escura foram apresentados ao longo dos anos, mas parece que estamos cada vez mais perto de encontrar uma resposta. Hexaquark d – mais formalmente, d (2380) – entra em cena.
“A origem da matéria escura no universo é uma das maiores questões da ciência e ainda não tem resposta”, explicou o físico nuclear Daniel Watts, da Universidade de York, no Reino Unido.
'Nossos primeiros cálculos mostram que os condensados d são um novo candidato possível para matéria escura. Este novo resultado é especialmente interessante, uma vez que não requer conceitos novos para a física. '
Quarks são partículas fundamentais que geralmente se combinam em grupos de três para formar prótons e nêutrons. Coletivamente, essas partículas de três quark são chamadas de bárions, e a maior parte da matéria observada no universo consiste neles. Você é bariônico. Como o sol. Ambos os planetas e poeira estelar.
Quando seis quarks se combinam, ele cria um tipo de partícula chamada dibaryon ou hexaquark. Na verdade, não vimos muitos deles. Hexaquark d, descrito em 2014, foi a primeira descoberta não trivial.
Hexaquarks d são interessantes por serem bósons, um tipo de partícula obedecendo às estatísticas de Bose-Einstein, a base para descrever o comportamento das partículas. Nesse caso, isso significa que a coleção de hexaquarques d pode formar algo chamado condensado de Bose-Einstein.
Também conhecido como o quinto estado da matéria, esses condensados se formam quando um gás bóson de baixa densidade esfria até um pouco acima do zero absoluto. Nesse estágio, os átomos do gás passam de seu balanço regular para um estado completamente estacionário – o mínimo estado quântico possível.
Se no Universo inicial esse gás de d hexaquarks estava em toda parte quando esfriou após o Big Bang, então, de acordo com a modelagem da equipe, ele poderia ter se combinado para formar condensados de Bose-Einstein. E esses condensados podem ser o que hoje chamamos de matéria escura.
Obviamente, tudo isso é altamente teórico, mas quanto mais candidatos à matéria escura encontramos – e confirmamos ou excluímos – mais perto estamos de definir o que é a matéria escura.
Portanto, ainda há muito trabalho a ser feito aqui. A equipe planeja encontrar d hexaquarks no espaço e estudá-los. Eles também planejam fazer mais trabalhos em hexaquarks no laboratório.
“O próximo passo para criar este novo candidato para matéria escura será uma compreensão mais profunda de como os hexaquarks interagem – quando se atraem e quando se repelem”, disse Mikhail Bashkanov, físico da Universidade de York.
“Estamos fazendo novas medições para criar hexaquarques dentro de um núcleo atômico e ver se suas propriedades diferem de quando estão no espaço livre.”
O estudo foi publicado na revista Physics G: Nuclear Physics and Particle Physics.
