How to build a dark matter detector - Jenna Saffin

Tradutor: Raissa Castro Revisor: Maricene Crus

More than two kilometers below the surface of northern Ontario,

Mais de dois quilômetros abaixo da superfície do norte de Ontário,

suspended in 345,000 liters of ultra-pure water,

suspensa em 345 mil litros de água ultra pura,

there’s a perfect sphere.

existe uma esfera perfeita.

It contains 3600 kilograms of liquid argon,

Ela contém 3,6 mil quilos de argônio líquido,

cooled to -180 degrees Celsius.

resfriados a -180 ºC.

Scientists continuously monitor this chamber from above ground,

Cientistas monitoram essa câmara da superfície,

looking for a glimmer of light in the darkness.

procurando sinais de luz na escuridão.

Because down here,

Porque lá embaixo,

deep beneath the Earth’s surface and cocooned in a watery shield,

muito abaixo da superfície da Terra e coberta por um escudo de água,

that light would indicate the presence of one of the universe’s greatest mysteries:

essa luz indicaria a presença de um dos maiores mistérios do universo:

dark matter.

a matéria escura.

All the matter we can see, planets, stars and galaxies,

Toda a matéria que conseguimos ver, planetas, estrelas e galáxias,

doesn’t create enough gravitational pull

não cria força gravitacional suficiente

to explain the universe’s larger structure.

para explicar a estrutura do universo.

It’s dark matter, which is estimated to make up 25% of the known universe.

É a matéria escura, que estima-se compor 25% do universo conhecido.

But despite its prevalence,

Mas apesar de sua prevalência,

so far we haven’t been able to detect it directly.

até agora não conseguimos detectá-la diretamente.

It’s no small challenge.

Isso não é fácil.

Dark matter was so named because it doesn’t interact with any type of light,

A matéria escura recebeu esse nome por não interagir com nenhum tipo de luz,

visible or otherwise,

visível ou não,

which means our usual observation tools

e por isso os métodos de observação comuns

simply don’t work when trying to observe it.

não funcionam quando se tenta observá-la.

But while dark matter may not be visible in the electromagnetic spectrum,

Mas apesar de não ser visível no espectro eletromagnético,

it’s still matter,

ainda é matéria,

so we should be able to measure its interactions with other matter.

então deve ser possível analisar suas interações com outras matérias.

And if our current model of physics is correct,

E se o nosso modelo atual da física estiver correto,

billions of sub-atomic dark matter particles

bilhões de partículas subatômicas de matéria escura

are passing through the Earth every second.

passam pela Terra a cada segundo.

Despite the prevalence of dark matter,

Apesar de sua prevalência,

its interactions are predicted to be rare and extremely weak.

a previsão é de que suas interações sejam raras e muito fracas.

To detect these interactions,

Para detectar essas interações,

dark matter experiments need to be incredibly sensitive.

experimentos de matéria escura devem ser incrivelmente sensíveis.

With such sensitive equipment,

Com equipamento tão sensível,

the ever-present background radiation on Earth’s surface

a radiação constante que abate a superfície da Terra

would create so much noise in the data

criaria tanta interferência nos dados

that any dark matter particles would be completely overwhelmed.

que a partícula de matéria escura seria perdida.

It would be like trying to hear a pin drop on a busy city street.

Seria como tentar escutar um alfinete cair em uma rua lotada.

To solve this problem,

Para resolver esse problema,

scientists have had to dig deep into the Earth.

os cientistas tiveram que ir pro fundo da Terra.

Dark matter experiments are set up in specialized underground labs,

Experimentos de matéria escura são feitos em laboratórios subterrâneos,

either in mines or inside mountains.

dentro de minas ou montanhas.

The rock that makes up the Earth’s crust works like a filter,

A rocha que compõe a crosta terrestre serve de filtro,

absorbing radiation and stopping disruptive particles.

absorvendo a radiação e bloqueando as partículas disruptivas.

The ultra-pure water in which the detector is suspended

A água ultra pura, na qual o detector fica suspenso,

adds an additional layer of radiation filtering.

oferece uma camada extra de proteção.

This shielding ensures that only the particles scientists are looking for

Essas defesas garantem que somente as partículas que os cientistas procuram

can make their way into the detectors.

serão encontradas dentro do detector.

Once these particles reach an experiment’s inner vessel,

Quando as partículas chegam no interior do experimento,

scientists have a chance of detecting them.

os cientistas têm a chance de detectá-las.

The detector media are chosen because they’re exquisitely sensitive detectors

Os meios de detecção são escolhidos por serem muito sensíveis

that can be purified extremely well.

e facilmente purificados.

These could be a liquid noble gas,

Podem ser gases nobres líquidos,

germanium

germânio e cristais de silício,

and silicon crystals,

a refrigerant,

um refrigério, entre outros materiais.

or other materials.

When radiation interacts, it leaves tell-tale signs,

Quando há contato com a radiação, ela deixa traços óbvios,

such as light or bubbles,

como luz ou bolhas,

which can be picked up by the sensors inside the detector.

que podem ser captados pelos sensores do detector.

The detector media are held in a central chamber made of glass

Os materiais detectores ficam numa câmara central feita de vidro

or a special type of acrylic.

ou de um tipo especial de acrílico.

These chambers have to be able to hold the substance inside

Essas câmaras precisam ser capazes de conter a substância

without interacting with it

sem interagir com ela,

while withstanding incredible pressure from the water outside.

ao mesmo tempo que sofrem alta pressão da água ao seu redor.

The inner vessel is surrounded by powerful sensors

A parte interior é rodeada de poderosos sensores

designed to detect even the tiniest blips of light,

que captam os mínimos sinais de luz,

or the sound vibrations caused by a single bubble.

ou as vibrações causadas por uma só bolha.

Each sensor records data 24/7,

Cada sensor coleta informações o tempo todo,

and experiments run for months and years at a time,

e os experimentos são feitos por meses ou até anos,

generating terabytes of data every day.

gerando terabytes de dados todos os dias.

Building dark matter detectors is as much a feat of engineering

A construção de detectores de matéria escura é uma façanha da engenharia

as it is a feat of physics.

tanto quanto da física.

By the time an experiment is ready to start collecting data,

Quando estiver pronto para começar a coletar dados,

years or decades of work and investment have already gone into it,

um experimento já vai ter passado por décadas de trabalho e investimento,

to the tune of tens of millions of dollars.

e custado dezenas de milhões de dólares.

As of 2017, no dark matter particles have been directly detected.

Até 2017, nenhuma partícula de matéria escura foi diretamente detectada.

That’s not entirely surprising.

Isso não é tão surpreendente.

Physicists expect these interactions to be incredibly rare and difficult to detect.

Os físicos imaginam que essas interações sejam muito raras e difíceis de detectar.

In the meantime,

Enquanto isso,

scientists continue to develop new technologies

os cientistas vão continuar a desenvolver novas tecnologias

and increase detector sensitivity,

e aumentar a sensitividade dos detectores,

closing in on where dark matter is hiding.

chegando mais perto de onde a matéria escura se esconde.

And when they find it,

E quando a encontrarem,

we’ll finally be able to bring the universe’s darkest secrets into the light.

poderemos finalmente iluminar um dos segredos mais sombrios do universo.