Nova teoria tenta simplificar Matéria Escura

Redação do Site Inovação Tecnológica - 03/07/2013

O anapolo, no alto, é gerado por uma corrente elétrica toroidal. O campo fica confinado ao toroide, em vez de se espalhar, como os campos gerados pelos dipolos elétricos e magnéticos (embaixo).
[Imagem: Michael Smeltzer/Vanderbilt University]

As galáxias giram tão rápido que se a única "cola" que as mantém coesas fosse a gravidade de toda a matéria que as compõe, elas se esfacelariam, arremessando suas estrelas, planetas e demais corpos celestes para o espaço.

Então deve haver algo lá, segurando as galáxias. Os astrofísicos chamam esse algo hipotético de matéria escura. Mas, a única coisa que se "sabe" sobre ela é que a matéria escura deve ter gravidade - o sabe merece as aspas porque a matéria escura foi proposta justamente para isso.

Desde que a ideia foi acolhida pela comunidade científica, inúmeras teorias e experimentos de detecção têm tentado identificar ou explicar as partículas que formariam a matéria escura, que deve representar 23% da massa do Universo, contra apenas 4% da nossa matéria tradicional - fazendo as contas de outro modo, 85% de toda a matéria no Universo deve ser matéria escura.

Infelizmente, todas as tentativas para detectar a matéria escura feitas até agora falharam, ainda que outros astrônomos garantam que ela é real.

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Chiu Man Ho e Robert Scherrer, da Universidade Vanderbilt, nos Estados Unidos, acreditam que a explicação pode ser muito mais simples do que parecia à primeira vista.

"Há muitas teorias diferentes sobre a natureza da matéria escura. O que eu gosto nesta nova teoria é a sua simplicidade, o seu jeito único e o fato de que ela pode ser testada," disse Scherrer.

O telescópio espacial Euclid vai tentar desvendar os principais mistérios da cosmologia atual, entre eles a matéria e a energia escuras.
[Imagem: ESA]

Férmions de Majorana

A dupla propõe que a matéria escura seria constituída de um tipo de partícula fundamental chamada férmion de Majorana, prevista teoricamente em 1930, mas só detectada experimentalmente no ano passado:

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Férmions são partículas como o elétron e o quark, que são os componentes básicos da matéria. Já o férmion previsto por Ettore Majorana é um férmion eletricamente neutro.

"Embora os férmions de Majorana sejam eletricamente neutros, as simetrias fundamentais da natureza os proíbem de contar com quaisquer propriedades eletromagnéticas, exceto se eles foram anapolares," explica Ho.

Essa ideia não é nova, mas Scherrer e Ho fizeram cálculos detalhados para demonstrar que essas partículas têm todas as características necessárias para possuir um tipo raro de campo eletromagnético em forma de anel, chamado anapolo.

Esse campo magnético exótico daria às partículas de matéria escura propriedades diferentes das partículas que possuem dois polos (norte e sul) e explicaria por que elas são tão difíceis de detectar.

"A maioria dos modelos para a matéria escura assume que ela interage por meio de forças exóticas que não encontramos no dia-a-dia. A matéria escura anapolar usa o mesmo eletromagnetismo que aprendemos na escola - a mesma força que faz os imãs grudarem na sua geladeira," explica Scherrer.

"Além disso, o modelo faz predições muito específicas sobre a proporção com que elas deverão ser detectadas nos enormes detectores de matéria escura enterrados no chão por todo o mundo. Essas predições mostram que a existência da matéria escura anapolar deve ser comprovada ou descartada em breve por tais experimentos," continua o pesquisador.

O AMS (Espectrômetro Magnético Alfa), funcionando a bordo da Estação Espacial Internacional, ainda não encontrou matéria escura, mas achou um excesso de antimatéria no Universo.
[Imagem: MIT]

Anapolo magnético

A existência de um anapolo magnético foi proposta pelo físico soviético Yakov Zeldovich em 1958. Mais tarde, os anapolos foram observados experimentalmente na estrutura magnética dos núcleos dos átomos de césio-133 e itérbio-174.

As partículas com os dipolos elétrico e magnético tradicionais interagem com campos eletromagnéticos mesmo quando estão estacionárias - as partículas com anapolos não, elas devem estar se movendo para interagir e, quanto mais rápido estiverem, maior será a interação.

Por decorrência, as partículas anapolares devem ter sido muito mais interativas durante os momentos iniciais do Universo, tornando-se cada vez menos interativas à medida que o Universo se expandia e esfriava.

Pela teoria de Ho e Scherrer, as partículas de matéria escura anapolar se aniquilavam no Universo primitivo - como proposto pelas outras teorias que tentam explicar as partículas de matéria escura -, e a matéria escura atual seria apenas o remanescente desse processo, ou seja, as partículas que escaparam da aniquilação.

Seria essa falta de interação que tem tornado tão difícil a detecção das partículas de matéria escura.

Não será preciso esperar muito para verificar se a teoria está correta, já que diversos detectores de matéria escura ao redor do mundo estão tentando detectar "qualquer coisa" que possa lançar alguma luz sobre a matéria escura.

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