A meia-vida mais longa do Universo

Este facto extraordinário foi publicado no dia 25 de abril de 2019, com honra de capa, na Nature, a mais prestigiada de todas as revistas científicas. O isótopo em causa é o Xe 124 e o seu tempo de vida média (ou seja, o tempo necessário para desintegrar metade da sua massa) é aproximadamente um bilião (milhão de milhões) de vezes mais velho que o Universo.

O Universo tem cerca de 14 mil milhões de anos, um período de tempo inconcebível quando comparado com a escala da vida do ser humano. Como se isso só por si não causasse assombro suficiente, existem isótopos radioativos (elementos instáveis que se transformam ao fim de algum tempo emitindo radiação) cuja vida média acontece em escalas muito maiores que a da existência do próprio Universo.

«O facto de conseguirmos medir diretamente um processo tão raro quanto este demonstra o alcance extraordinário do nosso sistema de medida, mesmo quando ele não foi feito para medir estes eventos, mas sim matéria escura», salienta José Matias, coordenador da equipa portuguesa neste esforço internacional e investigador do Laboratório de Instrumentação, Engenharia Biomédica e Física da Radiação (LIBPhys) da FCTUC.

De facto, esta medição só foi possível graças ao sistema XENON1T, o instrumento mais sensível alguma vez produzido pela humanidade para a deteção de matéria escura. Encontra-se instalado no Laboratório Nacional de Gran Sasso (Itália), o maior laboratório subterrâneo a nível mundial, debaixo de 1300 metros de rocha para blindar o sistema dos raios cósmicos existentes à superfície.

O estudo que a Nature publicou (https://www.nature.com/articles/s41586-019-1124-4) mostra que, afinal, «o XENON1T também era capaz de medir outros fenómenos físicos raros, como a dupla captura eletrónica. Neste caso, o núcleo captura dois dos eletrões que o orbitam no átomo, transformando dois dos protões que o constituíam em neutrões e emitindo radiação na forma de dois neutrinos. A energia libertada neste processo forma o sinal que o sistema regista, apesar da extrema dificuldade em serem detetados pela sua raridade, podendo em geral ser mascarados pela omnipresente radiação “normal”», afirma o também vice-presidente do Instituto Superior de Engenharia de Coimbra (ISEC).

A medida do tempo de vida média do Xe 124

Só com o conhecimento detalhado das fontes da radiação registados pelo detetor, foi possível observar 126 eventos de dupla captura eletrónica do isótopo Xe 124 e, assim, determinar pela primeira vez o seu tempo de vida médio de 2,5 x 10²² anos (25 mil milhões de biliões de anos). Este é o processo físico mais longo alguma vez medido diretamente pela humanidade. Na realidade, existe um registo de fenómeno com vida média mais longa (isótopo Te 128) no Universo, mas que foi inferida indiretamente de outro processo.

Para já, não é possível prever quais as implicações desta descoberta que abre novos horizontes no conhecimento humano.

O consórcio XENON é constituído por 160 cientistas de 27 grupos de investigação dos EUA, Alemanha, Portugal, Suíça, França, Holanda, Suécia, Japão, Israel e Abu Dhabi. Portugal é parceiro desta colaboração desde o seu início, em 2005, através da equipa do LIBPhys.

Cristina Pinto (Assessora de Imprensa - Universidade de Coimbra• Faculdade de Ciências e Tecnologia)