Um prêmio preliminar de £ 8 milhões do Fundo de Infraestrutura do UKRI apoiará um consórcio de universidades do Reino Unido, liderado pelo Imperial College London, para trabalhar com o Laboratório Subterrâneo de Boulby do Science and Technology Facilities Council (STFC) nos próximos três anos e meio.  

Como parte do Consórcio Xenon Lux-Zeplin Darwin (XLZD), líder mundial em pesquisa de matéria escura, a equipe desenvolverá planos iniciais e componentes de design para o maior e mais avançado detector de partículas raras do mundo, projetado para procurar candidatos à matéria escura e outras novas físicas. 

Quando concluído, esse experimento internacional poderá ser sediado em uma nova instalação científica subterrânea na mina Boulby, no nordeste da Inglaterra. 

O Consórcio XLZD é a fusão das principais colaborações em matéria escura: o programa XENON, que opera nos Laboratori Nazionali del Gran Sasso, na Itália, o experimento LZ no Sanford Underground Research Facility, nos EUA, e o estudo de design europeu DARWIN . 

A equipe liderada pelo Imperial propôs sediar o novo experimento no Reino Unido, em um novo e importante laboratório subterrâneo que está sendo desenvolvido na mina Boulby.

Uma equipe do STFC vem projetando a nova instalação em colaboração com cientistas e engenheiros do XLZD, que será entregue em duas etapas: a primeira, a 1.100 m de profundidade, conterá uma instalação de fabricação limpa, onde o XLZD poderá iniciar a construção em 2028, seguida pela instalação do experimento em um novo laboratório muito grande, a 1.300 m de profundidade, em 2030.

O detector consistirá de um grande 'frasco térmico' subterrâneo contendo até 100 toneladas de xenônio líquido, que os cientistas acreditam que reagirá sutilmente com a matéria escura conforme ela passa pela Terra. Pequenos, mas detectáveis, flashes de luz serão gerados como evidência da presença de partículas de matéria escura e registrados para os cientistas analisarem.

O experimento de próxima geração é dez vezes maior que o experimento LZ, que é o atual líder mundial . Isso permitirá uma busca definitiva pelas interações de partículas de matéria escura com massas acima de alguns prótons, e também por evidências de decaimentos de partículas que poderiam ajudar a explicar por que o universo parece conter matéria comum, mas pouca antimatéria, e outros fenômenos raros que poderiam trazer evidências de uma nova física. 

O líder do projeto no Reino Unido, Professor Henrique Araújo , do Imperial College London, recebeu bem a notícia, dizendo: “Vários laboratórios subterrâneos ao redor do mundo estão concorrendo para sediar nosso experimento; esta é uma 'ciência de descoberta' fantástica, usando a tecnologia líder que ajudamos a ser pioneira no Reino Unido, e este projeto de desenvolvimento é essencial para posicionar o Reino Unido para sediar. Agora precisamos mostrar que isso é viável!” 

O professor Sean Paling, diretor e cientista sênior do Laboratório Subterrâneo de Boulby do STFC, disse: “Descobrir, ou mesmo ser capaz de descartar a existência da matéria escura, será um enorme salto para a ciência e transformará nossa compreensão do cosmos.  

“Estamos agora mais perto do que nunca de alcançar isso e, enquanto pudermos nos unir como uma comunidade internacional, investir nos instrumentos certos e permanecer focados em nossa busca, há grandes avanços potenciais logo ali na esquina. " 

“O experimento XLZD é o próximo passo claro para a pesquisa da matéria escura e também será um instrumento importante para entender questões fundamentais mais amplas sobre o conteúdo do nosso universo. Estou muito feliz que Boulby, Imperial e todas as instituições contribuintes do Reino Unido estejam desempenhando esse papel fundamental para torná-lo realidade.” 

O financiamento preliminar do Fundo de Infraestrutura do UKRI será fundamental para elaborar planos iniciais sobre a melhor forma de hospedar e executar o experimento em um futuro próximo e desenvolver componentes essenciais necessários para a construção do detector. 

Embora ainda não tenha sido decidido exatamente onde o experimento será localizado, esse trabalho fundamental das universidades do Reino Unido e do Boulby Underground Laboratory será crucial para decidir a melhor forma de construir o experimento para o sucesso. Se o projeto for sediado em Boulby, este estará entre os maiores e mais significativos projetos científicos baseados no Reino Unido em mais de 50 anos, atraindo cientistas internacionais para a região Nordeste. 

A equipe do projeto é composta por colegas das instituições Birmingham University, Bristol University, Edinburgh University, Imperial College London, King's College London, Liverpool University, Oxford University, Queen Mary University of London, Royal Holloway University of London, Sheffield University, Sussex University, University College London e equipes do Rutherford Appleton Laboratory do STFC e do Daresbury Laboratory.  

Este esforço colaborativo internacional destaca o forte comprometimento do Reino Unido com o avanço da pesquisa científica e sua capacidade de contribuir significativamente para esforços científicos mundiais comuns.