Ciências e o Futuro: Nosso universo conteria apenas 5% de matéria comum, 70% de energia escura e 25% de matéria escura, certo? Isso significa que não sabemos 95% do que constitui o Universo? De qualquer forma, é muito, certo?…
Julien Masbou: Sim, mas é por isso que trabalhamos (risos). Eu levaria o problema em outra direção. Devemos considerar que hoje temos meios para medir a extensão da nossa ignorância… Podemos dizer que sabemos que há muitas coisas que não sabemos. E torna-se uma força porque ao conseguir quantificar esse desconhecido, permite-nos avançar um pouco, limpar o terreno.
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Mas todo este desconhecido não nos leva a questionar teorias, a dizer que talvez nos tenhamos perdido completamente e tomado direções erradas para explicar o Universo?
O que é certo é que o modelo atual está incompleto, pois descreve apenas 5%. É um pouco como quando descobrimos a luz. Há luz visível. Mas também percebemos que existiam o infravermelho e o ultravioleta. Encontramo-nos um pouco nesta situação, começando a perceber que existem outras coisas além da luz visível.
Voltando à energia escura e à matéria escura, atualmente só somos capazes de quantificá-las e mapeá-las. Matéria escura, sabemos que é matéria, que pesa gravitacionalmente. Agora, a pergunta que poderíamos nos fazer é: a balança que nos permite pesar esse material está funcionando mal? Todas as tentativas de verificar a qualidade da nossa escala nos disseram que não.
“A surpresa de descobrir uma galáxia que não precisava de matéria escura para explicar a sua rotação!”
Será que esta proporção entre matéria conhecida e desconhecida só é encontrada na nossa galáxia?
Estes 5% de matéria conhecida e 70% de matéria escura são a proporção global medida para todo o Universo. Mas, recentemente, há menos de dez anos, os cientistas descobriram, pela primeira vez, uma galáxia localizada a mil milhões de anos-luz da nossa que não precisava de matéria escura para explicar a sua rotação. Quando pesamos esta galáxia, percebemos que a priori ela não contém nenhuma.
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Como seria a matéria escura? E por que é tão complicado ver e capturar isso?
Acredita-se que seja uma nova partícula. Existem vários modelos. O mais avançado é o dos Wimps, por Partículas massivas de interação fraca“partículas massivas de interação fraca”. E meu trabalho é criar uma espécie de imensa rede de borboletas para capturá-las, como o Super-Kamiokande, o detector japonês construído para capturar essa outra partícula, o neutrino.
Porque, tal como o neutrino, a matéria escura é neutra. São objetos que interagem muito pouco com a matéria. Com o neutrino, você precisa de uma malha suficientemente pequena. Com a matéria escura, a malha utilizada ainda é muito grande. E não é o tamanho da partícula que está em questão, mas sim a intensidade da força com que ela irá interagir com a armadilha. A forma como a matéria escura atinge os objetos significa que ela passa por eles sem problemas. E essa é a dificuldade. Então, construímos um tanque de xenônio líquido porque um elemento como o xenônio emite luz ou corrente elétrica quando é excitado e algo o atinge. Quando isso acontecer, será possível rastrear a origem da emissão e entender o que a causou.
“Existem quatro forças para explicar a física”
Como você tem certeza de que sua “rede borboleta” é adequada para procurar matéria escura?
Existem quatro forças para explicar a física. A força eletromagnética, à qual a matéria escura não reage. Caso contrário, já o teríamos observado. A força gravitacional e é graças a ela que podemos pesá-la e dizer que existe. A força forte, responsável pela coesão de prótons e nêutrons dentro do núcleo dos átomos. A matéria escura não interage com esta força, caso contrário já teria sido capturada nestes núcleos. E, por fim, a força fraca, aquela que explica a radioatividade e a forma como os átomos se desintegram. E vários modelos estimam que a matéria escura poderia interagir com esta força nuclear fraca.
Hoje temos, portanto, um tanque cheio de 10 toneladas de xenônio líquido porque a força fraca é tão fraca que estimamos que seja necessário usar muita massa para pará-la.
E a energia escura também é uma partícula?
Então, não, isso é outra coisa. Desde que o Universo nasceu, há pouco mais de 13 mil milhões de anos, com o Big Bang, todos os objetos, planetas, estrelas, etc., afastaram-se uns dos outros. Dizemos que o Universo está em expansão. Por trás desta expansão está a constante de Hubble que explica este fenômeno. Porém, hoje percebemos que a constante de Hubble, na verdade, não é tão constante… A velocidade de expansão pode mudar.
Esta é uma das descobertas que agita a comunidade de astrofísicos há 5 anos. O que observamos é que a expansão é cada vez mais rápida. E esta aceleração é o que chamamos de energia escura. Muitos novos experimentos começaram recentemente para estudar esse fenômeno. Por exemplo, o Observatório Vera Rubin no Chile.
Quando se trata de algo tão abundante como a matéria escura, é curioso não encontrar nenhuma.
Então, vou te dar uma analogia. Você sabe que há ar na sala. Prove-me… Você acena com a mão, sente o vento. Nossa ideia é dizer que nossa galáxia está cheia de matéria escura porque a pesamos e há um vento de partículas de matéria escura vindo em nossa direção. Mas isso não é suficiente para caracterizar os componentes desse vento.
“Para observar a matéria escura, temos três métodos…”
Sem esquecer o principal problema dos raios cósmicos. O sol e todas as estrelas emitem partículas para o Universo. Somos constantemente bombardeados com uma quantidade gigantesca de matéria. Para se ter uma ideia, a radioatividade é um átomo que se quebra e emite uma partícula. Pois bem, um único ser humano de 70 quilos emite 8.000 partículas por segundo! Portanto, para conseguir captar a matéria escura, é fundamental estar no ambiente mais silencioso possível, a fim de evitar ruídos de fundo. Para isso, nossos experimentos ficam alojados em um laboratório subterrâneo sob uma montanha, sob 1.500 metros de rocha, atrás de portas de aço, a fim de filtrar ao máximo todas essas atividades cósmicas. Porque a poluição devida a todas as partículas, cósmicas e radioativas, é enorme. O mesmo problema acontece quando você quer observar as estrelas na cidade ou na beira de uma rodovia. Muita poluição luminosa para perceber qualquer coisa.
Apesar de tudo, você continua esperançoso de que um dia conseguirá capturar a matéria escura?
Sim e uma das primeiras razões é que quando mapeamos este Universo desconhecido, estimamos que exploramos 50% das possibilidades. Estaríamos em 99%, sim, eu seria pessimista. Além disso, estamos começando a investigar outros caminhos.
Para observar a matéria escura, temos três métodos. A primeira é a observação direta. Esta é a minha rede de borboletas. O segundo método é indireto. Eu sei que eles existem nas galáxias. Então, vou tentar ver se eles emitem um sinal estranho que eu possa explicar como matéria escura. E a terceira é tentar fazer alguns. O CERN está trabalhando nisso com seu acelerador de partículas. Enviamos partículas umas contra as outras, criando assim novas, e esperando gerar matéria escura. Temos, portanto, algumas razões para esperar que um dia consigamos finalmente resolver o mistério desta partícula. Mas, por enquanto, estamos jogando um jogo de gato e rato. Ainda nos escapa.