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Dark Matter Detector Simulator

Hunt for invisible particles in a virtual underground laboratory

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What Is Dark Matter Detection?

Dark matter makes up 85% of all mass in the universe, yet it's completely invisible. Detectors buried deep underground use liquid xenon to catch the incredibly rare moment when a dark matter particle bumps into an ordinary atom — like feeling an invisible cosmic wind.

Why does this matter? Understanding dark matter would revolutionize physics and reveal the hidden structure of our universe. The LZ experiment — the world's most sensitive detector — is 3 million times more sensitive than early detectors.

🎯 Dicas do simulador

📚 Glossário

WIMP
Partícula Massiva de Interação Fraca — uma das principais candidatas teóricas para a matéria escura. Os WIMPs teriam massa comparável à dos átomos pesados, mas interagiriam apenas através da gravidade e da força nuclear fraca, tornando-os extremamente difíceis de detectar.
Liquid Xenon TPC
Câmara de projeção de tempo preenchida com xenônio líquido ultrapuro. Quando uma partícula interage com o xenônio, ela produz luz (cintilação) e elétrons livres, permitindo a reconstrução 3D da localização e energia do evento.
Nuclear Recoil
O salto de um núcleo atômico após ser atingido por uma partícula que se aproxima. As pesquisas de matéria escura procuram núcleos de xenônio que recuam das colisões WIMP, que produzem sinais característicos de luz e carga.
CEvNS
Dispersão Elástica Coerente de Neutrinos-Núcleos - um processo em que um neutrino interage com um núcleo atômico inteiro em vez de núcleons individuais. Observado pela primeira vez em 2017, cria sinais que podem imitar a matéria escura.
Neutrino Fog
O fundo dos sinais de neutrinos (especialmente dos neutrinos solares) que se torna indistinguível dos sinais potenciais de matéria escura em energias muito baixas, criando um piso de sensibilidade fundamental para detectores.
Cross Section
Uma medida da probabilidade de que duas partículas interajam. Na física da matéria escura, quantifica a probabilidade de um WIMP se espalhar por um núcleo. Medido em centímetros quadrados (cm²) ou picobarns.
Background Events
Interações de matéria não escura que podem imitar um sinal WIMP, incluindo raios cósmicos, decaimento radioativo de materiais detectores e interações de neutrinos. A redução dos fundos é fundamental para a sensibilidade do detector.
Scintillation
A emissão de luz quando uma partícula deposita energia em um material. Nos detectores de xenônio líquido, tanto o flash inicial (S1) quanto um sinal atrasado dos elétrons desviados (S2) são registrados.
Fiducial Volume
A região interna do detector onde as medições são mais confiáveis, longe das bordas onde a radiação de fundo das paredes do detector é maior.
Discrimination
A capacidade de distinguir recuos nucleares (sinais potenciais de matéria escura) de recuos de elétrons (fundos) com base na proporção de luz para sinais de carga.
GeV/c²
Gigaelétron-volt dividido pela velocidade da luz ao quadrado — uma unidade de massa usada na física de partículas. Um próton tem massa de cerca de 0,938 GeV/c². Supõe-se que os WIMPs variam de alguns GeV/c² a vários TeV/c².
SURF
Sanford Underground Research Facility - localizado em Lead, Dakota do Sul, quase uma milha (1.478 m) subterrâneo na antiga mina de ouro Homestake. Abriga o experimento LZ.

🏆 Figuras-chave

Fritz Zwicky (1933)

Propôs pela primeira vez a existência de matéria escura (dunkle Materie) em 1933 com base em observações do aglomerado de galáxias Coma

Vera Rubin (1970s)

Forneceu evidências convincentes da matéria escura por meio de medições detalhadas das curvas de rotação da galáxia, mostrando que as estrelas orbitam mais rápido do que a matéria visível por si só poderia explicar

Rick Gaitskell (2022-present)

Porta-voz do experimento LZ na Brown University, liderou a colaboração que alcançou uma melhoria de 3 milhões de vezes na sensibilidade do detector ao longo de sua carreira

Chamkaur Ghag (2024)

Porta-voz internacional da LZ baseado na UCL, liderou os principais aspectos da análise de pesquisa WIMP e desenvolvimento do detector

Ray Davis Jr. (1968)

Físico de neutrinos ganhador do Prêmio Nobel, cujo experimento Homestake de décadas na mesma caverna de Dakota do Sul agora abriga LZ

Dan McKinsey (2012)

Co-fundou o experimento LZ e foi pioneiro na tecnologia de detector de xenônio líquido no Laboratório Nacional da UC Berkeley/Lawrence Berkeley

Hugh Lippincott (2024-2025)

Físico experimental da UCSB e principal colaborador da LZ que ajudou a estabelecer limites nas propriedades da matéria escura do WIMP

🎓 Recursos de aprendizagem

💬 Mensagem aos estudantes

A matéria escura é um dos maiores mistérios da ciência – sabemos que ela está por aí moldando o universo, mas nunca a captamos diretamente. Cada resultado nulo de experimentos como LZ não é um fracasso; é um passo mais perto de entender o que realmente é a matéria escura. O detector que você está simulando representa décadas de engenhosidade humana e a colaboração de 250 cientistas de 37 instituições. Talvez você se sinta inspirado a se juntar à próxima geração de caçadores de matéria escura. Lembre-se: o universo é praticamente invisível, e descobrir o que se esconde no escuro pode remodelar tudo o que sabemos sobre a realidade.

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