Sensor do tamanho de uma moeda pode ter captado ondas gravitacionais

Redação do Site Inovação Tecnológica - 21/09/2021

Os sensores são minúsculos e já detectaram alguma coisa - o trabalho agora é saber o quê.
[Imagem: EQUS]

Ondas gravitacionais de alta frequência

Um sensor minúsculo, do tamanho de uma moeda, pode ter detectado alguns dos eventos cósmicos mais antigos previstos pelas teorias.

Depois de 153 dias de operação, o sensor detectou dois eventos que podem ser ondas gravitacionais de alta frequência, provavelmente produzidas por buracos negros primordiais e nuvens de partículas de matéria escura, ambos eventos que se acredita terem ocorrido nos primórdios do Universo.

O que impressiona é o tamanho do detector, em comparação com os detectores dos laboratórios LIGO (EUA) e Virgo (Itália), que têm centenas de metros e ocupam laboratórios gigantescos.

Esses grandes detectores, porém, só são sensíveis a ondas gravitacionais de baixa frequência, gerados por dois buracos negros se fundindo ou por uma estrela sendo engolida por um buraco negro, por exemplo, ambos eventos mais "tardios".

Microssensor de ondas gravitacionais

O novo detector foi construído para captar ondas gravitacionais de alta frequência usando um ressonador de ondas acústicas em um cristal de quartzo.

O coração do dispositivo é um disco de cristal de quartzo que vibra em altas frequências conforme as ondas acústicas viajam através de sua espessura. Essas ondas induzem cargas elétricas através do sensor, que são detectadas por placas condutoras nas superfícies externas do disco.

O detector é conectado a um sensor quântico conhecido como SQUID (sigla em inglês para dispositivo de interferência quântica supercondutor), que atua como um amplificador extremamente sensível para o sinal de baixa tensão do ressonador de onda acústica de quartzo.

O conjunto foi então colocado no interior de vários escudos antirradiação, para protegê-lo de campos eletromagnéticos do ambiente, e resfriado a uma temperatura próxima do zero absoluto, para permitir que vibrações acústicas de baixa energia do cristal de quartzo fossem detectadas como grandes tensões.

Esquema de operação do detector de ondas gravitacionais de quartzo.
[Imagem: Maxim Goryachev et al. - 10.1103/PhysRevLett.127.071102]

Explicações alternativas

Nos 153 dias que foi deixado funcionando, o detector captou dois eventos, e a equipe agora está trabalhando para confirmar a natureza desses sinais.

"É empolgante que estes eventos tenham mostrado que o novo detector é sensível e está nos dando resultados, mas agora temos que determinar exatamente o que esses resultados significam," disse o professor William Campbell, da Universidade Ocidental da Austrália. "O desenvolvimento desta tecnologia pode potencialmente fornecer a primeira detecção de ondas gravitacionais nessas altas frequências, dando-nos uma nova visão nesta área da astronomia de ondas gravitacionais."

Outras explicações possíveis para os dois sinais incluem a presença não prevista de partículas de carga (elétrons) no sensor, algum eventual aumento de estresse mecânico, um meteoro, um processo atômico interno ou mesmo candidatos a átomos de matéria escura de massa muito alta interagindo com o detector.

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