Um estudo publicado no periódico IEEE Transactions on Applied Superconductivity descreveu uma abordagem inusitada para tentar detectar a matéria escura: o uso de cristais de açúcar. A pesquisa foi conduzida por uma colaboração internacional que incluiu cientistas da Universidade de São Paulo (USP) e do Instituto Max Planck de Física, na Alemanha.
De acordo com o artigo, os cristais de sacarose apresentam propriedades especialmente adequadas para a captação de partículas de matéria escura de baixa massa, que ainda estão fora do alcance da maioria dos experimentos atuais. A ideia foi explorar o alto teor de hidrogênio desses cristais — átomos leves que permitem uma transferência de energia mais eficiente em eventuais interações.
Os testes foram realizados em laboratórios subterrâneos, com os cristais resfriados a temperaturas próximas do zero absoluto (cerca de 15 milikelvin, ou -273,135°C). Nessa condição, os cristais foram acoplados a sensores extremamente sensíveis, como termômetros supercondutores. Quando uma partícula interagia com o material, ela depositava uma quantidade mínima de energia, gerando um pulso térmico e, eventualmente, emissão de luz (cintilação). A proporção entre os dois sinais permitiu distinguir diferentes tipos de partículas e reduzir o ruído de fundo.
“A pesquisa sobre matéria escura funciona como uma Fórmula 1 da ciência”, afirmou ao Jornal da USP o professor Pedro Guillaumon, do Instituto de Física da USP e um dos autores do estudo. “Tecnologias levadas ao limite hoje, como na F1, tornam-se amanhã as soluções em carros comuns e aplicações industriais, ambientais e de sensoriamento.”
Pesquisa ainda é inicial
Os pesquisadores ressaltaram que a linha de investigação ainda está em fase inicial. Questões como o desempenho do limiar de energia e os métodos de calibração permanecem em aberto. Caso os parâmetros se mostrem adequados, os cristais de açúcar poderão ser produzidos em maior escala e incorporados em fases futuras de experimentos como o CRESST (Cryogenic Rare Event Search with Superconducting Thermometers), instalado no Laboratório Nacional de Gran Sasso, na Itália.
Atualmente, experimentos como o DarkSide e o próprio CRESST já operam com detectores de argônio líquido e calorímetros criogênicos, mas nenhum deles obteve evidências conclusivas da matéria escura. A nova proposta com cristais de açúcar foi validada em uma primeira fase com semicondutores NTD (Neutron Transmutation Doping). A próxima etapa prevê o uso de sensores supercondutores para aumentar a precisão.
Cristais de áçucar e a matéria escura
Além do impacto na física fundamental — como a compreensão da formação do universo e a composição da matéria escura, que corresponde a cerca de 26% de todo o conteúdo cósmico —, os pesquisadores apontaram que o desenvolvimento de detectores ultrassensíveis pode gerar aplicações práticas em computação quântica, sensores industriais e metrologia de precisão. O estudo foi descrito no artigo The SWEET Project: Probing Sugar Crystals for Direct Dark Matter Searches.
Lucas Soares é editor de Ciência e Espaço no Olhar Digital e formado em Jornalismo pela Universidade Presbiteriana Mackenzie.
