Detector de matéria escura bate recorde ao medir neutrinos solares de menor energia

Um detector construído para procurar matéria escura mediu neutrinos solares com energias mais baixas do que qualquer experimento anterior. O instrumento XENONnT ampliou as observações diretas para neutrinos com energias de cerca de 17 quiloelétron-volts, revelando um sinal dominado por partículas criadas nas reações de fusão que alimentam o Sol.

Instalado a 1.400 metros de profundidade sob o maciço de Gran Sasso, na Itália, o detector contém 5,9 toneladas de xenônio líquido altamente purificado. Em raras ocasiões, um neutrino que passa pelo detector atinge um elétron no xenônio, produzindo minúsculos lampejos de luz e sinais elétricos. Os pesquisadores reduziram e mediram cuidadosamente a interferência de fontes como radônio, chumbo e criptônio radioativos, permitindo que o tênue sinal solar atingisse o nível de significância estatística de cinco sigma, convencionalmente usado para anunciar uma descoberta na física de partículas.

Esses neutrinos próton-próton, ou pp, são produzidos perto do início da principal cadeia de fusão do Sol. Medições mais precisas de seu fluxo poderiam, portanto, testar a compreensão dos cientistas sobre como a energia é gerada no núcleo solar.

O resultado também mostra o quanto a tecnologia de detecção de matéria escura avançou. O XENONnT ainda não encontrou matéria escura, mas sua crescente sensibilidade está revelando outras interações raras entre partículas. Os neutrinos solares acabarão se tornando uma fonte significativa de ruído de fundo na busca por matéria escura, criando um desafio e, ao mesmo tempo, abrindo um campo produtivo de pesquisa sobre neutrinos.