Cientistas do King's College de Londres, da Universidade de Harvard e da Universidade da Califórnia nos Estados Unidos, entre outros, partilharam as bases do que acreditam ser o detetor de matéria negra mais preciso até à data num artigo publicado na revista Nature.

A matéria negra é uma forma de matéria não observável que pode representar até 85% da massa do universo, mas os cientistas não sabem exatamente o que é.

Os axiões são um dos elementos que se acredita que seja feita a matéria negra. São partículas minúsculas e de fraca interação que podem existir no Universo e que são responsáveis por efeitos gravitacionais no espaço que ainda não podem ser explicados.

Acredita-se que os axiões têm uma frequência semelhante a uma onda, mas os cientistas não sabem onde se situam no espetro eletromagnético, embora se pense que vão desde os quilohertz, uma frequência que os humanos conseguem ouvir, até à frequência muito elevada dos terahertz.

No último estudo, os investigadores explicam como um detetor poderia alertar os cientistas ao detetar a frequência do axião, como um rádio.

Conhecido como quasipartícula axiónica (AQ), a equipa acredita que poderá ajudar a descobrir a matéria negra dentro de 15 anos.

O AQ foi concebido para transmitir a sua frequência para o espaço, uma frequência que corresponderia à do axónio. Ao identificar e sintonizar-se com essa frequência, emitirá quantidades muito pequenas de luz.

O AQ funciona nas frequências mais altas dos terahertz, que muitos investigadores consideram ser o local mais promissor para procurar axiões.

O coautor do estudo, David Marsh, investigador do King's College, descreve num comunicado que agora é possível “construir um detetor de matéria negra que funciona basicamente como um rádio cósmico, sintonizando as frequências da galáxia até encontrarmos o áxião”.

“A tecnologia está pronta, agora é apenas uma questão de escala e de tempo”, acrescenta o investigador.

A equipa acredita que, ao criar uma peça muito maior de material AQ, será capaz de criar um detetor funcional dentro de cinco anos.

Depois disso, estimam que será necessária mais uma década a analisar o espetro de alta frequência, onde se pensa que a matéria escura se esconde, para a encontrar.

Para criar as quasipartículas, os investigadores utilizaram o telureto de manganês e bismuto (MnBi2Te4), um material conhecido pelas suas propriedades eletrónicas e magnéticas únicas.

Este material foi reduzido a apenas algumas camadas bidimensionais sobrepostas.

Depois de desenvolver o material em laboratório ao longo dos últimos seis anos, Jian-Xiang Qiu, autor principal da Universidade de Harvard, afirma que “o MnBi2Te4 é tão sensível ao ar”, que tiveram de “o esfoliar até apenas algumas camadas atómicas para afinar as suas propriedades”.

“Isto permite-nos analisar este tipo de física interessante e observar como interage com outras entidades quânticas, como o axónio”, adianta.