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Matéria escura pode ser feita de várias partículas exóticas de diferentes tipos

·3 minuto de leitura

A matéria escura corresponde a mais de 80% de todo o universo, mas sua natureza e as leis físicas que a regem ainda são um mistério para os pesquisadores. Existem propostas de muitos modelos e partículas para explicar a matéria escura, mas todos eles falharam em responder todas as perguntas. Por isso, uma equipe de físicos propõe uma nova física, completamente diferente da que conhecemos.

Não é a primeira vez que uma física exótica é proposta para explicar a matéria escura, mas normalmente as hipóteses lidam com uma única partícula desconhecida — e totalmente hipotética, já que não foi possível comprovar a existência de nenhuma dessas partículas propostas em diferentes artigos. E faz sentido que seja assim, porque nenhuma das forças fundamentais que conhecemos consegue resolver o mistério.

De acordo com o Modelo Padrão, as forças fundamentais conhecidas — força eletromagnética, força fraca, força forte — são mediadas por suas partículas fundamentais (ainda não foi encontrada nenhuma partícula mediadora da gravidade), e explicam quase tudo o que se pode observar no universo. Mas isso não significa que não existam outras partículas mediadoras de forças fundamentais estranhas que ainda não foram descobertas.

O novo estudo sugere olhar para essas possibilidades, mas a verdadeira inovação aqui é a oportunidade de uma vasta quantidade de novas partículas fundamentais e novas forças desconhecidas. Em outras palavras, no lugar de uma única força que conecta as partículas de matéria escura, o novo modelo inclui um espectro infinito de novas forças, todas trabalhando juntas. E não é só isso: o modelo também requer uma dimensão extra, um espaço quadridimensional.

Na física conhecida, quando duas partículas interagem entre si, elas o fazem trocando um único tipo de partícula mediadora de força fundamental. Por exemplo, quando dois elétrons colidem, eles trocam fótons, o mediador da força eletromagnética. Mas o novo modelo substitui essa interação por todo um espectro de interações, trocando diferentes partículas exóticas, todas trabalhando juntas.

Um dos mapas da matéria escura (Imagem: Reprodução/ DES Observations/N Jeffrey/Dark Energy Survey Collaboration)
Um dos mapas da matéria escura (Imagem: Reprodução/ DES Observations/N Jeffrey/Dark Energy Survey Collaboration)

Flip Tanedo, um dos autores do artigo publicado na Journal of High Energy Physics, explica que o objetivo do da pesquisa "é estender a ideia da matéria escura 'falando' às forças escuras. Na última década, os físicos passaram a reconhecer que, além da matéria escura, as forças ocultas na escuridão podem governar as interações da matéria escura. Isso poderia reescrever completamente as regras de como se deve procurar a matéria escura".

As interações em um continuum de partículas trocadas proposta pela equipe significam que a matéria escura poderia interagir consigo mesma. Novamente, não é a primeira vez que a interação consigo mesma é proposta para a matéria escura, mas o novo modelo expande as possibilidades e resolve alguns problemas que as hipóteses anteriores apresentavam.

Para chegar a um resultado, Tanedo e seus colegas trabalharam com o tal espaço quadridimensional, um truque que alguns campos da física utilizam para facilitar a resolução de problemas que são muito mais complicados em um espaço 3D. Assim, a equipe conseguiu resolver como as forças entre a matéria escura interagiriam umas com as outras e traduziu os resultados para as três dimensões "normais" do espaço. Esse processo ajudou a fazer previsões de como essas forças fundamentais desconhecidas operariam no universo real, e foi assim que os pesquisadores descobriram que tais forças se comportariam de maneira muito diferente daquelas que conhecemos.

Eles então criaram simulações que correspondem bem às observações de pequenas galáxias. Esse modelo pode fornecer outras consequências e possibilidades, então ainda há muito trabalho a ser feito antes de chegar a uma proposta concreta capaz de explicar a matéria escura que os astrônomos encontram ao medir a massa das galáxias. É possível que isso aconteça na teoria muito antes de qualquer instrumento se tornar capaz de detectar e descrever as partículas exóticas que formam essa substância misteriosa.

Fonte: Canaltech

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