Uma experiência enterrada sob uma mina canadense acaba de começar a buscar sinais tão fracos que poderiam revelar a famosa matéria que nunca foi observada diretamente.
Seu nome é SuperCDMS SNOLAB. A instalação fica a mais de 1,6 km abaixo da superfície, na mina de Creighton, perto de Sudbury, no Canadá. Essa profundidade protege os detectores de grande parte das partículas vindas do espaço, que poderiam produzir falsos sinais.
Um detector SuperCDMS equipado com suas conexões elétricas em um invólucro de cobre.
Crédito: SNOLAB
Os pesquisadores procuram ali a matéria escura. Essa matéria invisível é deduzida de seus efeitos gravitacionais sobre as galáxias e outros objetos celestes. Ela representaria cerca de 85% de toda a matéria do Universo, mas sua natureza continua desconhecida.
O SuperCDMS se concentra sobretudo em hipotéticas partículas de matéria escura muito leves. Se uma delas colidir com o material de um detector, deverá transmitir-lhe apenas uma quantidade ínfima de energia. Por isso, os aparelhos precisam ser capazes de detectar perturbações minúsculas.
Para isso, a experiência utiliza 24 cristais muito puros de silício e germânio, cada um com tamanho próximo ao de um disco de hóquei. Um impacto esperado produziria uma vibração muito pequena no cristal, chamada fônon, além de um fraco sinal elétrico. Sensores supercondutores são responsáveis por medi-los.
Esses sensores precisam funcionar a uma temperatura extremamente baixa, próxima do zero absoluto. Nessa temperatura, as perturbações térmicas se tornam suficientemente fracas para que os pesquisadores busquem os vestígios esperados. Por isso, os cristais são colocados em um sistema de resfriamento mais frio que o espaço ao redor.
O dispositivo também precisa se proteger da radioatividade natural. Várias camadas de cobre, polietileno e chumbo envolvem os detectores. Uma barreira também limita a entrada de radônio, um gás radioativo natural. Mesmo profundamente sob a terra, essas precauções continuam sendo necessárias para distinguir um eventual sinal de matéria escura do ruído ambiente.
A coleta de dados que acaba de começar ainda constitui uma fase preliminar. Ela permitirá testar o resfriamento, os detectores e o nível de ruído da instalação. Esta primeira campanha continuará durante o outono de 2026 e já poderá fornecer resultados científicos.
A experiência será então aquecida temporariamente para realizar ajustes e operações de manutenção. Uma nova campanha de aproximadamente um ano deverá começar em 2027, desta vez com os detectores funcionando na sensibilidade prevista.