Procurando Matéria Escura no Mar
Cientistas mergulham fundo pra descobrir o mistério da matéria escura no universo.
KM3NeT Collaboration, S. Aiello, A. Albert, A. R. Alhebsi, M. Alshamsi, S. Alves Garre, A. Ambrosone, F. Ameli, M. Andre, L. Aphecetche, M. Ardid, S. Ardid, J. Aublin, F. Badaracco, L. Bailly-Salins, Z. Bardačová, B. Baret, A. Bariego-Quintana, Y. Becherini, M. Bendahman, F. Benfenati, M. Benhassi, M. Bennani, D. M. Benoit, E. Berbee, V. Bertin, S. Biagi, M. Boettcher, D. Bonanno, A. B. Bouasla, J. Boumaaza, M. Bouta, M. Bouwhuis, C. Bozza, R. M. Bozza, H. Brânzăş, F. Bretaudeau, M. Breuhaus, R. Bruijn, J. Brunner, R. Bruno, E. Buis, R. Buompane, J. Busto, B. Caiffi, D. Calvo, A. Capone, F. Carenini, V. Carretero, T. Cartraud, P. Castaldi, V. Cecchini, S. Celli, L. Cerisy, M. Chabab, A. Chen, S. Cherubini, T. Chiarusi, M. Circella, R. Clark, R. Cocimano, J. A. B. Coelho, A. Coleiro, A. Condorelli, R. Coniglione, P. Coyle, A. Creusot, G. Cuttone, R. Dallier, A. De Benedittis, B. De Martino, G. De Wasseige, V. Decoene, I. Del Rosso, L. S. Di Mauro, I. Di Palma, A. F. Díaz, D. Diego-Tortosa, C. Distefano, A. Domi, C. Donzaud, D. Dornic, E. Drakopoulou, D. Drouhin, J. -G. Ducoin, R. Dvornický, T. Eberl, E. Eckerová, A. Eddymaoui, T. van Eeden, M. Eff, D. van Eijk, I. El Bojaddaini, S. El Hedri, V. Ellajosyula, A. Enzenhöfer, G. Ferrara, M. D. Filipović, F. Filippini, D. Franciotti, L. A. Fusco, S. Gagliardini, T. Gal, J. García Méndez, A. Garcia Soto, C. Gatius Oliver, N. Geißelbrecht, E. Genton, H. Ghaddari, L. Gialanella, B. K. Gibson, E. Giorgio, I. Goos, P. Goswami, S. R. Gozzini, R. Gracia, C. Guidi, B. Guillon, M. Gutiérrez, C. Haack, H. van Haren, A. Heijboer, L. Hennig, J. J. Hernández-Rey, W. Idrissi Ibnsalih, G. Illuminati, D. Joly, M. de Jong, P. de Jong, B. J. Jung, G. Kistauri, C. Kopper, A. Kouchner, Y. Y. Kovalev, V. Kueviakoe, V. Kulikovskiy, R. Kvatadze, M. Labalme, R. Lahmann, M. Lamoureux, G. Larosa, C. Lastoria, J. Lazar, A. Lazo, S. Le Stum, G. Lehaut, V. Lemaître, E. Leonora, N. Lessing, G. Levi, M. Lindsey Clark, F. Longhitano, F. Magnani, J. Majumdar, L. Malerba, F. Mamedov, A. Manfreda, M. Marconi, A. Margiotta, A. Marinelli, C. Markou, L. Martin, M. Mastrodicasa, S. Mastroianni, J. Mauro, G. Miele, P. Migliozzi, E. Migneco, M. L. Mitsou, C. M. Mollo, L. Morales-Gallegos, A. Moussa, I. Mozun Mateo, R. Muller, M. R. Musone, M. Musumeci, S. Navas, A. Nayerhoda, C. A. Nicolau, B. Nkosi, B. Ó Fearraigh, V. Oliviero, A. Orlando, E. Oukacha, D. Paesani, J. Palacios González, G. Papalashvili, V. Parisi, E. J. Pastor Gómez, C. Pastore, A. M. Păun, G. E. Păvălaş, S. Peña Martínez, M. Perrin-Terrin, V. Pestel, R. Pestes, P. Piattelli, A. Plavin, C. Poiré, V. Popa, T. Pradier, J. Prado, S. Pulvirenti, C. A. Quiroz-Rangel, N. Randazzo, S. Razzaque, I. C. Rea, D. Real, G. Riccobene, A. Romanov, E. Ros, A. Šaina, F. Salesa Greus, D. F. E. Samtleben, A. Sánchez Losa, S. Sanfilippo, M. Sanguineti, D. Santonocito, P. Sapienza, J. Schnabel, J. Schumann, H. M. Schutte, J. Seneca, N. Sennan, P. Sevle, I. Sgura, R. Shanidze, A. Sharma, Y. Shitov, F. Šimkovic, A. Simonelli, A. Sinopoulou, B. Spisso, M. Spurio, D. Stavropoulos, I. Štekl, M. Taiuti, G. Takadze, Y. Tayalati, H. Thiersen, S. Thoudam, I. Tosta e Melo, B. Trocmé, V. Tsourapis, A. Tudorache, E. Tzamariudaki, A. Ukleja, A. Vacheret, V. Valsecchi, V. Van Elewyck, G. Vannoye, G. Vasileiadis, F. Vazquez de Sola, A. Veutro, S. Viola, D. Vivolo, A. van Vliet, E. de Wolf, I. Lhenry-Yvon, S. Zavatarelli, A. Zegarelli, D. Zito, J. D. Zornoza, J. Zúñiga, N. Zywucka
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Índice
- O que é Matéria Escura, Aliás?
- Como Procuramos Matéria Escura?
- Entra o Projeto KM3NeT
- ARCA e ORCA: A Dupla Dinâmica
- O Que Está Rolando debaixo d'água
- A Busca Começa
- Olhando para o Centro Galáctico
- Dando Uma Espiada no Sol
- Calculando os Números
- E Agora, KM3NeT?
- Conclusão: A Busca Continua
- Fonte original
Era uma vez, nas profundezas do Mar Mediterrâneo, um grupo de cientistas que saiu à procura de uma substância misteriosa chamada Matéria Escura. Esse material estranho é acreditado fazer parte significativa do universo, mas é invisível e não interage com a luz, o que torna difícil de achar. Tipo tentar encontrar um gato em um quarto cheio de móveis - ele pode estar escondido em qualquer lugar!
O que é Matéria Escura, Aliás?
Pensa na matéria escura como a cola invisível que mantém tudo no universo juntinho. Sem ela, as galáxias se espalhariam como uma piñata mal amarrada. Os cientistas perceberam que a matéria escura existia porque notaram comportamentos esquisitos nas galáxias e na forma como elas se formavam. É como quando você vê um mágico puxar um coelho da cartola - você sabe que tem mais coisa rolando por trás do pano do que parece.
Como Procuramos Matéria Escura?
Para encontrar a matéria escura, os cientistas procuram os subprodutos criados quando as partículas de matéria escura interagem umas com as outras ou se desfazem. Imagina esses subprodutos como sinais de fumaça de uma fogueira escondida. Uma das maneiras mais legais de ter uma pista da matéria escura é através dos Neutrinos, que são partículas minúsculas que conseguem atravessar quase tudo sem parar. Eles são como os ninjas do mundo das partículas, passando despercebidos.
Entra o Projeto KM3NeT
O projeto KM3NeT é uma grande missão de exploração para detectar esses neutrinos furtivos. Ele tem dois telescópios submarinos chamados ARCA e ORCA, posicionados no Mar Mediterrâneo, perto das costas da Itália e da França. Esses telescópios são feitos pra captar a luz produzida quando um neutrino passa pela água – meio que como ver uma estrela cadente.
ARCA e ORCA: A Dupla Dinâmica
ARCA significa Pesquisa de Astropartículas com Cósmmicos no Abismo, e seu objetivo é capturar neutrinos de alta energia do espaço profundo. Imagina o ARCA como um cachorro de caça, farejando as grandes e suculentas peças de bondade cósmica.
ORCA, por outro lado, significa Pesquisa de Oscilações com Cósmmicos no Abismo. O trabalho dele é procurar neutrinos de energia mais baixa, que são meio que os gatos curiosos do mundo dos neutrinos. Eles não são tão chamativos, mas ainda têm muito a oferecer.
O Que Está Rolando debaixo d'água
Os detectores funcionam captando a luz emitida quando os neutrinos colidem com as moléculas de água. Cada detector é cheio de sensores especiais conhecidos como módulos ópticos digitais (DOMs) que detectam flashes de luz, tipo linhas de pesca esperando um peixe. Quando um neutrino passa pela água, ele cria uma luz fraca que os DOMs registram. Quanto mais DOMs se acendem, mais forte é o sinal!
A Busca Começa
Os cientistas usaram dados coletados do ARCA e ORCA para procurar sinais de matéria escura. Eles se concentraram em dois locais principais: o Centro Galáctico, onde os cientistas acham que tem muito de matéria escura, e o Sol, que pode ter partículas de matéria escura que se perderam no caminho pelo universo.
Olhando para o Centro Galáctico
Os cientistas miraram seus detectores para o Centro Galáctico. Esse lugar é pensado pra ter um tesouro de matéria escura. É como procurar um tesouro enterrado no fundo do oceano, mas, em vez disso, você tá procurando na imensidão do espaço. Eles analisaram os sinais do ARCA e trabalharam duro pra ver se conseguiam detectar um excesso de neutrinos, o que indicaria a presença de matéria escura.
Dando Uma Espiada no Sol
E aí tem o Sol, nossa própria bola gigante de luz. Os cientistas acreditam que partículas de matéria escura podem ficar presas no Sol, parecido com como as pessoas ficam paradas no trânsito. Eles pensaram que se a matéria escura estivesse rolando no núcleo do Sol, poderia ocasionalmente colidir com a matéria normal e produzir neutrinos.
Calculando os Números
Os pesquisadores pegaram todos os dados que juntaram e passaram por cálculos complexos pra entender o que estavam vendo. Eles não encontraram grandes explosões de atividade de neutrinos, o que significa que não descobriram nenhuma prova clara de matéria escura. No entanto, conseguiram estabelecer limites de quanto de matéria escura poderia existir com base no que encontraram.
É tipo medir a velocidade com que o sorvete no seu freezer tá derretendo. Se tá derretendo super rápido, você sabe que tem muito sorvete lá dentro. Se tá quase derretendo, talvez não tenha tanto assim.
E Agora, KM3NeT?
A história da descoberta da matéria escura tá longe de acabar! Os detectores do KM3NeT ainda tão em construção e vão ser ainda mais poderosos. Conforme eles constroem mais unidades e aprimoram suas técnicas, os pesquisadores tão esperançosos de que vão encontrar mais pistas sobre essa substância esquiva.
Como um jogo de esconde-esconde, a busca por matéria escura tá rolando. E a cada passo, os cientistas tão descobrindo mais sobre os segredos do universo.
Conclusão: A Busca Continua
No fim das contas, a busca pela matéria escura pode parecer difícil, mas cada pedaço de dado traz os cientistas um passo mais perto de resolver o mistério. O projeto KM3NeT é apenas um dos muitos esforços pra descobrir conhecimentos ocultos sobre o universo. Então, embora a gente não tenha encontrado matéria escura ainda, a aventura tá só começando!
Então, da próxima vez que você olhar pro céu à noite, lembre-se que os cientistas tão lá fora, olhando nas profundezas do universo, esperando pegar uma pista do invisível e aprender mais sobre o que compõe nosso lar cósmico.
Título: First Searches for Dark Matter with the KM3NeT Neutrino Telescopes
Resumo: Indirect dark matter detection methods are used to observe the products of dark matter annihilations or decays originating from astrophysical objects where large amounts of dark matter are thought to accumulate. With neutrino telescopes, an excess of neutrinos is searched for in nearby dark matter reservoirs, such as the Sun and the Galactic Centre, which could potentially produce a sizeable flux of Standard Model particles. The KM3NeT infrastructure, currently under construction, comprises the ARCA and ORCA undersea \v{C}erenkov neutrino detectors located at two different sites in the Mediterranean Sea, offshore of Italy and France, respectively. The two detector configurations are optimised for the detection of neutrinos of different energies, enabling the search for dark matter particles with masses ranging from a few GeV/c$^2$ to hundreds of TeV/c$^2$. In this work, searches for dark matter annihilations in the Galactic Centre and the Sun with data samples taken with the first configurations of both detectors are presented. No significant excess over the expected background was found in either of the two analyses. Limits on the velocity-averaged self-annihilation cross section of dark matter particles are computed for five different primary annihilation channels in the Galactic Centre. For the Sun, limits on the spin-dependent and spin-independent scattering cross sections of dark matter with nucleons are given for three annihilation channels.
Autores: KM3NeT Collaboration, S. Aiello, A. Albert, A. R. Alhebsi, M. Alshamsi, S. Alves Garre, A. Ambrosone, F. Ameli, M. Andre, L. Aphecetche, M. Ardid, S. Ardid, J. Aublin, F. Badaracco, L. Bailly-Salins, Z. Bardačová, B. Baret, A. Bariego-Quintana, Y. Becherini, M. Bendahman, F. Benfenati, M. Benhassi, M. Bennani, D. M. Benoit, E. Berbee, V. Bertin, S. Biagi, M. Boettcher, D. Bonanno, A. B. Bouasla, J. Boumaaza, M. Bouta, M. Bouwhuis, C. Bozza, R. M. Bozza, H. Brânzăş, F. Bretaudeau, M. Breuhaus, R. Bruijn, J. Brunner, R. Bruno, E. Buis, R. Buompane, J. Busto, B. Caiffi, D. Calvo, A. Capone, F. Carenini, V. Carretero, T. Cartraud, P. Castaldi, V. Cecchini, S. Celli, L. Cerisy, M. Chabab, A. Chen, S. Cherubini, T. Chiarusi, M. Circella, R. Clark, R. Cocimano, J. A. B. Coelho, A. Coleiro, A. Condorelli, R. Coniglione, P. Coyle, A. Creusot, G. Cuttone, R. Dallier, A. De Benedittis, B. De Martino, G. De Wasseige, V. Decoene, I. Del Rosso, L. S. Di Mauro, I. Di Palma, A. F. Díaz, D. Diego-Tortosa, C. Distefano, A. Domi, C. Donzaud, D. Dornic, E. Drakopoulou, D. Drouhin, J. -G. Ducoin, R. Dvornický, T. Eberl, E. Eckerová, A. Eddymaoui, T. van Eeden, M. Eff, D. van Eijk, I. El Bojaddaini, S. El Hedri, V. Ellajosyula, A. Enzenhöfer, G. Ferrara, M. D. Filipović, F. Filippini, D. Franciotti, L. A. Fusco, S. Gagliardini, T. Gal, J. García Méndez, A. Garcia Soto, C. Gatius Oliver, N. Geißelbrecht, E. Genton, H. Ghaddari, L. Gialanella, B. K. Gibson, E. Giorgio, I. Goos, P. Goswami, S. R. Gozzini, R. Gracia, C. Guidi, B. Guillon, M. Gutiérrez, C. Haack, H. van Haren, A. Heijboer, L. Hennig, J. J. Hernández-Rey, W. Idrissi Ibnsalih, G. Illuminati, D. Joly, M. de Jong, P. de Jong, B. J. Jung, G. Kistauri, C. Kopper, A. Kouchner, Y. Y. Kovalev, V. Kueviakoe, V. Kulikovskiy, R. Kvatadze, M. Labalme, R. Lahmann, M. Lamoureux, G. Larosa, C. Lastoria, J. Lazar, A. Lazo, S. Le Stum, G. Lehaut, V. Lemaître, E. Leonora, N. Lessing, G. Levi, M. Lindsey Clark, F. Longhitano, F. Magnani, J. Majumdar, L. Malerba, F. Mamedov, A. Manfreda, M. Marconi, A. Margiotta, A. Marinelli, C. Markou, L. Martin, M. Mastrodicasa, S. Mastroianni, J. Mauro, G. Miele, P. Migliozzi, E. Migneco, M. L. Mitsou, C. M. Mollo, L. Morales-Gallegos, A. Moussa, I. Mozun Mateo, R. Muller, M. R. Musone, M. Musumeci, S. Navas, A. Nayerhoda, C. A. Nicolau, B. Nkosi, B. Ó Fearraigh, V. Oliviero, A. Orlando, E. Oukacha, D. Paesani, J. Palacios González, G. Papalashvili, V. Parisi, E. J. Pastor Gómez, C. Pastore, A. M. Păun, G. E. Păvălaş, S. Peña Martínez, M. Perrin-Terrin, V. Pestel, R. Pestes, P. Piattelli, A. Plavin, C. Poiré, V. Popa, T. Pradier, J. Prado, S. Pulvirenti, C. A. Quiroz-Rangel, N. Randazzo, S. Razzaque, I. C. Rea, D. Real, G. Riccobene, A. Romanov, E. Ros, A. Šaina, F. Salesa Greus, D. F. E. Samtleben, A. Sánchez Losa, S. Sanfilippo, M. Sanguineti, D. Santonocito, P. Sapienza, J. Schnabel, J. Schumann, H. M. Schutte, J. Seneca, N. Sennan, P. Sevle, I. Sgura, R. Shanidze, A. Sharma, Y. Shitov, F. Šimkovic, A. Simonelli, A. Sinopoulou, B. Spisso, M. Spurio, D. Stavropoulos, I. Štekl, M. Taiuti, G. Takadze, Y. Tayalati, H. Thiersen, S. Thoudam, I. Tosta e Melo, B. Trocmé, V. Tsourapis, A. Tudorache, E. Tzamariudaki, A. Ukleja, A. Vacheret, V. Valsecchi, V. Van Elewyck, G. Vannoye, G. Vasileiadis, F. Vazquez de Sola, A. Veutro, S. Viola, D. Vivolo, A. van Vliet, E. de Wolf, I. Lhenry-Yvon, S. Zavatarelli, A. Zegarelli, D. Zito, J. D. Zornoza, J. Zúñiga, N. Zywucka
Última atualização: 2024-11-15 00:00:00
Idioma: English
Fonte URL: https://arxiv.org/abs/2411.10092
Fonte PDF: https://arxiv.org/pdf/2411.10092
Licença: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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