Uma equipa internacional liderada por investigadores da Universidade de Coimbra (UC) estudou um novo tipo de emissão de cintilação que ocorre no gás xénon, com impacto nos detectores de matéria escura e de neutrinos, anunciou a instituição.

Citada numa nota de imprensa da UC, a investigadora Cristina Monteiro afirmou que o estudo “revelou, inequivocamente, a existência da emissão de um tipo de cintilação no gás xénon até agora ignorada pelos cientistas”. O trabalho, publicado na revista Physical Review X, da Sociedade Americana de Física, foi idealizado e realizado por Cristina Monteiro e Carlos Henriques, do Laboratório de Instrumentação, Engenharia Biomédica e Física da Radiação (LIBPhys) da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra, no âmbito da colaboração internacional Next.

“A dispersão de electrões em átomos neutros no gás xénon dá origem a um novo tipo de emissão de luz que afectará a sensibilidade dos detectores da investigação de matéria escura e da física de neutrinos”, adiantou Cristina Monteiro. De acordo com a investigadora, quando a radiação ionizante interage com o xénon “são emitidas grandes quantidades de luz ultravioleta em comprimentos de onda específicos, uma “electroluminescência” que é aproveitada em pesquisas de matéria escura e detectores de neutrinos”.

Porém, “os investigadores não estavam cientes da presença de outra emissão de luz, mais fraca, numa gama de comprimento de onda mais ampla, que se estende desde o ultravioleta até ao infravermelho próximo”, referiu Cristina Monteiro, assinalando que “os cientistas explicavam os impulsos de luz correspondentes como sendo devido a impurezas no gás”. No estudo, mostrou-se que, “em vez disso, esses impulsos correspondem a sinais de um novo tipo de luz emitida em xénon, causada pela dispersão de electrões em átomos neutros”, destacou a investigadora.

Com esta descoberta, “os cientistas agora sabem que descobrir matéria escura e observar neutrinos requer mais do que apenas purificar melhor o xénon dentro dos grandes sistemas de detecção”, sustentou, notando que “os investigadores devem também separar a luz correspondente à radiação de travagem neutra para optimizar o design dos detectores e melhorar a sua sensibilidade”. Para chegar a esta conclusão, a equipa da Faculdade de Ciências e Tecnologia da UC, que inclui ainda Joana Teixeira, aluna de doutoramento, “realizou os estudos num sistema de laboratório de pequenas dimensões, expressamente concebido para esse fim, e também identificou essa luz, apelidada de radiação de travagem neutra, no detector da experiência internacional Next, de grandes dimensões, um detector de partículas alojado num laboratório subterrâneo em Espanha”, lê-se na nota de imprensa.

“Dado o pequeno tamanho do detector utilizado no LIBPhys-UC, a pureza do gás xénon no seu interior é muito bem controlada. Além disso, permite isolar com precisão a emissão de cintilação de uma região específica do detector e estudar essa emissão sob condições muito bem controladas, tanto quando a electroluminescência ocorre como quando esta não ocorre”, explicou a investigadora.

Segundo Cristina Monteiro, “isso permite aos investigadores observar e estudar a emissão de cintilação para além da electroluminescência”. “Simultaneamente, um modelo teórico robusto para a designada radiação de travagem neutra descreve muito bem os resultados experimentais e permite atribuir, inequivocamente, o mecanismo de cintilação observado à radiação de travagem neutra”, descreveu a investigadora.