Você conhece o velho ditado: "se você quer esconder alguma coisa, coloque-a à vista de todos?" Bem, de acordo com uma nova proposta de dois professores de física, essa lógica pode ser a razão pela qual os cientistas têm lutado por tanto tempo para encontrar a massa misteriosa que se acredita representar 27% da matéria no universo.
Em resumo, esses dois físicos acreditam que a matéria escura pode ser encontrada da mesma maneira que você pode encontrar o caminho mais rápido para o trabalho: consultando o Sistema de Posicionamento Global.
Andrei Derevianko, da Universidade de Nevada, Reno, e Maxim Pospelov, da Universidade de Victoria e o Instituto Perimeter de Física Teórica no Canadá, propuseram esse método no início deste ano em uma série de renomadas conferências científicas, nas quais obteve aprovação geral. .
Sua idéia exige o uso de satélites GPS e outras redes de relógios atômicos e a comparação de seus tempos para procurar discrepâncias. Derevianko e Pospelov sugerem que a matéria escura pode ter um efeito disruptivo nos relógios atômicos, e que, observando as redes existentes de relógios atômicos, pode ser possível detectar bolsões de matéria escura por sua assinatura distinta.
Os dois estão começando a testar essa teoria analisando os dados do relógio dos 30 satélites GPS, que usam relógios atômicos para a navegação cotidiana. Redes correlatas de relógios atômicos, como o GPS e algumas redes terrestres já existentes, podem ser usadas como uma ferramenta poderosa para procurar a matéria escura de defeitos topológicos, onde os relógios inicialmente sincronizados serão dessincronizados.
"Apesar das evidências observacionais sólidas da existência de matéria escura, sua natureza permanece um mistério", disse Derevianko, professor da Faculdade de Ciências da Universidade. “Alguns programas de pesquisa em física de partículas assumem que a matéria escura é composta por matéria semelhante a partículas pesadas. Essa suposição pode não ser verdadeira e existe um interesse significativo por alternativas. ”
A proposta deles baseia-se na idéia de que a matéria escura pode vir de fissuras nos campos quânticos do universo, que podem perturbar propriedades fundamentais como a massa de um elétron e afetar a maneira como medimos o tempo. Isso representa uma quebra da visão mais convencional de que a matéria escura consiste em partículas subatômicas, como WIMPs e axions.
"Nossa pesquisa busca a idéia de que a matéria escura pode ser organizada como uma grande coleção de defeitos topológicos, ou rachaduras de energia", disse Derevianko. “Propomos detectar os defeitos, a matéria escura, à medida que eles passam por nós com uma rede de relógios atômicos sensíveis. A idéia é que, onde os relógios saem da sincronização, saberíamos que a matéria escura, o defeito topológico, já passou. De fato, imaginamos usar a constelação de GPS como o maior detector de matéria escura construído pelo homem. ”
Derevianko está colaborando na análise de dados de GPS com Geoff Blewitt, diretor do Laboratório Geodésico de Nevada, também na Faculdade de Ciências da Universidade de Nevada, Reno. O Geodetic Lab desenvolveu e mantém o maior centro de processamento de dados GPS do mundo, capaz de processar informações de cerca de 12.000 estações ao redor do mundo continuamente, 24 horas por dia, 7 dias por semana.
Blewitt, também físico, explicou como uma série de relógios atômicos poderia detectar matéria escura.
"Sabemos que a matéria escura deve estar lá, por exemplo, porque é vista curvando a luz em torno das galáxias, mas não temos evidências do que possa ser feita", disse ele. “Se a matéria escura não estivesse lá, a matéria normal que conhecemos não seria suficiente para dobrar a luz tanto quanto ela. Essa é apenas uma das maneiras pelas quais os cientistas sabem que há uma enorme quantidade de matéria escura em algum lugar da galáxia. Uma possibilidade é que a matéria escura nesse gás não seja feita de partículas como a matéria normal, mas de imperfeições macroscópicas no tecido do espaço-tempo.
“A Terra varre esse gás enquanto orbita a galáxia. Então, para nós, o gás pareceria um vento galáctico de matéria escura soprando através do sistema terrestre e de seus satélites. À medida que a matéria escura passa, ocasionalmente, os relógios do sistema GPS ficam fora de sincronia com um padrão revelador por um período de cerca de 3 minutos. Se a matéria escura fizer com que os relógios fiquem fora de sincronia por mais de um bilionésimo de segundo, poderemos facilmente detectar tais eventos. ”
"Esse tipo de trabalho pode ser transformador na ciência e pode mudar completamente a maneira como pensamos sobre o nosso universo", disse Jeff Thompson, físico e reitor da Faculdade de Ciências da Universidade. “Andrei é um físico de classe mundial e ele já fez contribuições seminais para a física. É uma maravilha assistir ao incrível trabalho que vem dele e de seu grupo. "
Derevianko ensina física quântica e assuntos relacionados na Universidade de Nevada, Reno. É autor de mais de 100 publicações especializadas em física teórica. Ele é membro da American Physical Society, membro de Simons em física teórica e estudioso da Fulbright. Entre uma variedade de tópicos de pesquisa, ele contribuiu para o desenvolvimento de várias novas classes de relógios atômicos e testes de precisão de simetrias fundamentais com átomos e moléculas.
A pesquisa deles apareceu no início desta semana na versão online da revista científica Nature Physics, à frente da versão impressa.
