Físicos Encontraram uma Maneira de "Ouvir" a Matéria Escura

Os pesquisadores propõem um novo instrumento para pesquisar axônios da matéria escura usando plasmas.

Físicos da Universidade de Estocolmo e do Instituto Max Planck de Física se voltaram para plasmas em uma proposta que poderá revolucionar a busca pela elusiva matéria escura.
A matéria escura é uma substância misteriosa que compõe 85% da matéria no Universo.
O áxion é uma das melhores explicações para a matéria escura, mas apenas recentemente foi o foco de esforços experimentais em larga escala. Devido a esse renascimento, houve uma corrida para encontrar novas ideias de como procurar o áxion em todas as áreas onde ele poderia estar escondido.
"Encontrar o áxion é um pouco como sintonizar um rádio: você precisa sintonizar sua antena até ouvir a frequência certa. Em vez de música, os pesquisadores seriam recompensados ​​por 'ouvir' a matéria escura pela qual a Terra está viajando. Apesar de estarem bem fundamentados, os áxions foram experimentalmente negligenciados durante as três décadas desde que foram teorizados pelo co-autor Frank Wilczek", diz o Dr. Alexander Millar, pós-doutorado no Departamento de Física da Universidade de Estocolmo e autor do estudo.
O principal insight do novo estudo da equipe de pesquisa é que, dentro de um campo magnético, os áxions gerariam um pequeno campo elétrico que poderia ser usado para produzir oscilações no plasma. Um plasma é um material onde partículas carregadas, como elétrons, podem escoar livremente como um fluido.
Essas oscilações amplificam o sinal, levando a um melhor "rádio áxion". Ao contrário dos experimentos tradicionais baseados em cavidades ressonantes, quase não há limite para o tamanho desses plasmas, dando assim um sinal maior. A diferença é semelhante à diferença entre um walkie-talkie e uma torre de transmissão de rádio.
"Sem o plasma frio, os áxions não podem se converter eficientemente em luz. O plasma desempenha um papel duplo, criando um ambiente que permite uma conversão eficiente e fornecendo um plasmon (quantum de oscilação plasmática) ressonante para coletar a energia da matéria escura convertida", diz o Dr. Matthew Lawson, pós-doutorado no Departamento de Física da Universidade de Estocolmo, também autor do estudo.
"Essa é uma maneira totalmente nova de procurar matéria escura e nos ajudará a procurar um dos candidatos mais fortes à matéria escura em áreas que são completamente inexploradas. A construção de um plasma ajustável nos permitirá fazer experimentos muito maiores do que as técnicas tradicionais, dando sinais muito mais fortes em altas frequências", diz o Dr. Alexander Millar.
Para sintonizar esse 'rádio áxion', os autores propõem o uso de algo chamado "metamaterial do fio", um sistema de fios mais finos que o cabelo que pode ser movido para alterar a frequência característica do plasma. Dentro de um imã grande e poderoso, semelhante aos usados ​​nas máquinas de ressonância magnética, um metamaterial de fio se transforma em um rádio axial muito sensível.
Procurar matéria escura com plasmas não ficará apenas como uma ideia interessante. Em estreita colaboração com os pesquisadores, um grupo experimental de Berkeley vem pesquisando e desenvolvendo o conceito com a intenção de construir esse experimento em um futuro próximo.
"Os haloscópios de plasma são uma das poucas ideias que poderiam procurar áxions nesse espaço de parâmetros. O fato de a comunidade experimental ter se apegado a essa ideia tão rapidamente é muito animador e promissor para a construção de um experimento em grande escala", diz o Dr. Alexander Millar.

Fonte: Space Daily