Peso da matéria escura pode transformar visão do Universo

Uma pesquisa disponível no servidor de pré-impressão arxiv.orgque aguarda a revisão por pares, propõe que a matéria escura não pode ser muito pesada, caso contrário, poderá destruir o modelo atual que usamos para entender o universo.

A matéria escura, até agora uma das maiores incógnitas da física, é uma possível explicação para fenômenos cósmicos injustificáveis ​​apenas com matéria visível.

Vários comportamentos estranhos são observados no cosmos. As estrelas, por exemplo, giram rapidamente nas galáxias, e as próprias galáxias se movem em grande velocidade dentro dos grupos. Além disso, as estruturas no universo crescem e evoluem extremamente rapidamente. No entanto, se considerarmos apenas o assunto que podemos observar diretamente, a gravidade gerada por esse assunto não seria suficiente para justificar esses movimentos.

O que é matéria escura

De acordo com a teoria mais aceita, a matéria escura seria uma substância maciça e eletricamente neutra que raramente interage com a matéria comum. Representa a maior parte da massa do universo, superando em muito a matéria visível.

Embora a presença desse assunto seja amplamente aceita, sua natureza ainda é desconhecida, pois experimentos para detectá -la falharam até agora. Essas experiências tentaram identificar colisões raras entre partículas de matéria escura, concentrando-se em uma faixa de massa específica: entre 10 e 1.000 giga-sub-volts (GEV), uma unidade de potência usada na física. Essa faixa foi escolhida porque partículas pesadas, como Boson W e Quark Top, estão nesta região.

Como nada foi detectado até agora, a hipótese de que a matéria escura pode ser mais leve ou mais pesada começou a ser considerada. A nova pesquisa ressalta que, se a matéria escura for muito pesada, pode causar problemas em nosso modelo atual.

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A expansão do universo influenciou a interação entre os materiais

Nos primeiros momentos do universo, quando o cosmos era mais quente e mais denso, as interações entre matéria escura e matéria normal eram frequentes. À medida que o universo se expandia e esfriava, essas interações diminuíram e a matéria escura “congelada”, sendo praticamente inerte.

Os pesquisadores descobriram que, quando a matéria escura interage com partículas normais, isso faz isso através de um mecanismo envolvendo o bóson de Higgs, uma partícula fundamental que se relaciona com praticamente todos os outros.

A massa do bóson de Higgs é de cerca de 125 Gev. Segundo o estudo, se a matéria escura tiver uma massa muito maior do que isso, isso poderá afetar a massa de Higgs de uma maneira que não corresponda ao observado no experimento. Isso causaria grandes discrepâncias em nosso modelo, o que implicaria que as interações entre partículas seriam completamente desfeitas.

Existem algumas maneiras de contornar essa limitação. Talvez a matéria escura não interaja com a matéria regular ou talvez essa interação aconteça por algum mecanismo exótico que não envolve higgs. No entanto, essas possibilidades são muito raras e requerem ajustes complicados.

Outra possibilidade é que a matéria escura seja mais leve do que se imaginou. Se partículas pesadas não são uma boa explicação, os cientistas podem procurar partículas mais leves, como axiões, que são previstos por alguns modelos de física de partículas e podem ser uma alternativa interessante à matéria escura. Experimentos futuros podem ser ajustados para procurar essas partículas mais claras se novas descobertas confirmarem essa interpretação.