Estudo liderado pela Universidade de Coimbra dá novas pistas para detetar matéria escura. Citada numa nota de imprensa da UC, a investigadora Cristina Monteiro afirmou que o estudo “revelou, inequivocamente, a existência da emissão de um tipo de cintilação no gás xénon até agora ignorada pelos cientistas”.

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O trabalho, publicado na Physical Review X, revista da Sociedade Americana de Física, foi idealizado e realizado por Cristina Monteiro e Carlos Henriques, do Laboratório de Instrumentação, Engenharia Biomédica e Física da Radiação (LIBPhys) da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra, no âmbito da colaboração internacional NEXT.

“A dispersão de eletrões em átomos neutros no gás xénon dá origem a um novo tipo de emissão de luz que afetará a sensibilidade dos detetores da pesquisa de matéria escura e da física de neutrinos”, adiantou Cristina Monteiro.

De acordo com a investigadora, quando a radiação ionizante interage com o xénon “são emitidas grandes quantidades de luz ultravioleta em comprimentos de onda específicos, uma ‘eletroluminescência’ que é aproveitada em pesquisas de matéria escura e detetores de neutrinos”.

Porém, “os investigadores não estavam cientes da presença de outra emissão de luz, mais fraca, numa gama de comprimento de onda mais ampla, que se estende desde o ultravioleta até ao infravermelho próximo”, referiu Cristina Monteiro, assinalando que “os cientistas explicavam os impulsos de luz correspondentes como sendo devido a impurezas no gás”.

No estudo, mostrou-se que, “em vez disso, esses impulsos correspondem a sinais de um novo tipo de luz emitida em xénon, causada pela dispersão de eletrões em átomos neutros”, destacou a investigadora.

Com esta descoberta, “os cientistas agora sabem que descobrir matéria escura e observar neutrinos requer mais do que apenas purificar melhor o xénon dentro dos grandes sistemas de deteção”, sustentou, notando que “os investigadores devem também separar a luz correspondente à radiação de travagem neutra para otimizar o design dos detetores e melhorar a sua sensibilidade”.

Para chegar a esta conclusão, a equipa da Faculdade de Ciências e Tecnologia da UC, que inclui ainda Joana Teixeira, aluna de doutoramento, “realizou os estudos num sistema de laboratório de pequenas dimensões, expressamente concebido para esse fim, e também identificou essa luz, apelidada de radiação de travagem neutra, no detetor da experiência internacional NEXT, de grandes dimensões, um detetor de partículas alojado num laboratório subterrâneo em Espanha”, lê-se na nota de imprensa.

“Dado o pequeno tamanho do detetor utilizado no LIBPhys-UC, a pureza do gás xénon no seu interior é muito bem controlada. Além disso, permite isolar com precisão a emissão de cintilação de uma região específica do detetor e estudar essa emissão sob condições muito bem controladas, tanto quando a eletroluminescência ocorre como quando esta não ocorre”, explicou a investigadora.

Segundo Cristina Monteiro, “isso permite aos investigadores observar e estudar a emissão de cintilação para além da eletroluminescência”. “Simultaneamente, um modelo teórico robusto para a designada radiação de travagem neutra descreve muito bem os resultados experimentais e permite atribuir, inequivocamente, o mecanismo de cintilação observado à radiação de travagem neutra”, descreveu a investigadora.

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