1 year ago

MATÉRIA ESCURA Cientistas propõe um novo modelo para o mistério
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A matéria escura continua sendo um dos maiores mistérios da física moderna. É claro que deve existir, porque sem a matéria escura, por exemplo, o movimento das galáxias não pode ser explicado. Mas nunca foi possível detectar a matéria escura em um experimento.

Atualmente, existem muitas propostas de novos experimentos: Eles visam detectar a matéria escura diretamente por meio de sua dispersão dos constituintes dos núcleos atômicos de um meio de detecção, ou seja, prótons e nêutrons.

Uma equipe de pesquisadores propôs agora um novo candidato para a matéria escura: HYPER, ou “Relíquias de partículas altamente interativas”.

Neste modelo, algum tempo após a formação da matéria escura no início do universo, a força de sua interação com a matéria normal aumenta abruptamente – o que, por um lado, a torna potencialmente detectável hoje e ao mesmo tempo pode explicar a abundância de matéria escura.

Como a busca por partículas pesadas de matéria escura, ou os chamados WIMPS, ainda não levou ao sucesso, a comunidade de pesquisa está procurando por partículas alternativas de matéria escura, especialmente as mais leves. Ao mesmo tempo, espera-se genericamente transições de fase no setor escuro – afinal, existem várias no setor visível, dizem os pesquisadores. Mas estudos anteriores tenderam a negligenciá-los.

Não existe um modelo de matéria escura consistente para a faixa de massa que alguns experimentos planejados esperam acessar. No entanto, nosso modelo HYPER ilustra que uma transição de fase pode realmente ajudar a tornar a matéria escura mais facilmente detectável, disse Elor, pesquisador de pós-doutorado em física teórica na JGU.

O desafio para um modelo adequado: se a matéria escura interagir muito fortemente com a matéria normal, sua quantidade (conhecida com precisão) formada no início do universo seria muito pequena, contradizendo as observações astrofísicas. No entanto, se for produzido na quantidade certa, a interação seria, inversamente, muito fraca para detectar a matéria escura nos experimentos atuais.

E é assim que os pesquisadores a imaginam: na física de partículas, uma interação geralmente é mediada por uma partícula específica, o chamado mediador – e também a interação da matéria escura com a matéria normal. Tanto a formação da matéria escura quanto sua função de detecção por meio desse mediador, com a força da interação dependendo de sua massa: quanto maior a massa, mais fraca a interação.

O mediador deve primeiro ser pesado o suficiente para que a quantidade correta de matéria escura seja formada e, posteriormente, leve o suficiente para que a matéria escura seja detectada. A solução: houve uma transição de fase após a formação da matéria escura, durante a qual a massa do mediador diminuiu repentinamente.

Especificamente, a equipe de pesquisa primeiro considerou a seção transversal máxima da interação mediada pelo mediador com os prótons e nêutrons de um núcleo atômico para ser consistente com as observações astrológicas e certos decaimentos da física de partículas. O próximo passo foi considerar se havia um modelo de matéria escura que exibisse essa interação.

Há muitas restrições a serem consideradas, como uma quantidade constante de matéria escura.

A pesquisa foi publicada na revista Physical Review Letters:
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.130.031803

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