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Nova teoria sobre a origem da matéria escura
O trabalho foi publicado na Physical Review Letters e descreve como bolhas em expansão no início do universo podem ser a chave para a compreensão da matéria escura.
Por Lito Vilisoni Wilson, - 20/10/2020


Embora partes do trabalho tenham sido concluídas à mão, possibilitadas por uma série de aproximações simplificadoras, os resultados do estudo foram validados por cálculos computacionais sofisticados. Crédito: Michael Baker

Um estudo recente da Universidade de Melbourne propõe uma nova teoria para a origem da matéria escura, ajudando experimentalistas na Austrália e no exterior na busca pela nova matéria misteriosa.

O trabalho foi publicado na Physical Review Letters e descreve como bolhas em expansão no início do universo podem ser a chave para a compreensão da matéria escura.

"Nosso mecanismo proposto sugere que a abundância de matéria escura pode ter sido determinada em uma transição de fase cosmológica", disse o Dr. Michael Baker, pesquisador de pós-doutorado da Universidade de Melbourne e um dos autores.

"Essas transições de fase devem ter ocorrido no início do universo e podem ser semelhantes às bolhas de gás se formando na água fervente. Mostramos que é natural esperar que as partículas de matéria escura achem muito difícil entrar nessas bolhas, o que dá uma nova explicação para a quantidade de matéria escura observada no universo. "

Embora muitos experimentos tenham pesquisado partículas de matéria escura, nenhum deles teve sucesso. A maioria dos experimentos buscou principalmente Partículas Massivas com Interação Fraca, que têm sido as candidatas favoritas de matéria escura por décadas. No entanto, esses experimentos ainda não viram nada, o que realmente motiva os teóricos a pensar fora da caixa.

"Sabemos que a matéria escura está lá fora, mas não sabemos muito mais", disse o Dr. Baker. "Se for uma nova partícula, então há uma boa chance de podermos realmente detectá-la em um laboratório. Poderíamos então determinar suas propriedades, como sua massa e interações, e aprender algo novo e profundo sobre o universo."

A pesquisa, que foi feita em colaboração com o professor assistente Andrew Long, da Rice University, no Texas, e o professor Joachim Kopp, do CERN e da University of Mainz, aponta o caminho para novas estratégias experimentais para a busca de matéria escura.

"Um aspecto interessante sobre a ideia é que ela funciona para partículas de matéria escura que são muito mais pesadas do que a maioria dos outros candidatos, como as famosas partículas massivas de interação fraca, nas quais a maioria das pesquisas experimentais no passado se concentraram", disse o professor Kopp. "Nosso trabalho, portanto, motiva a extensão das buscas de matéria escura para massas mais pesadas."

As descobertas podem ser especialmente importantes para o futuro das pesquisas experimentais de matéria escura na Austrália.

O Stawell Underground Physics Laboratory, que está atualmente em construção na região de Victoria, um quilômetro abaixo do solo em uma mina de ouro desativada, será o primeiro laboratório subterrâneo de física de partículas no hemisfério sul e abrigará vários experimentos de pesquisa de matéria escura nos anos vir.

Novas propostas teóricas ajudarão a conduzir experimentos de design que podem testar a mais ampla gama de candidatos à matéria escura, dando aos cientistas a melhor chance de descobrir o mistério da matéria escura .

 

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