Candidatos a Partículas de Matéria Escura

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A matéria escura parece dominar o componente da matéria do universo em comparação com a matéria luminosa ou bariônica. Embora não interaja eletromagneticamente (não absorve, dispersa ou emite fótons), há uma montanha cada vez maior de evidências de sua existência através de suas interações gravitacionais com estrelas, galáxias e aglomerados, bem como sua influência sobre objetos por trás do que é conhecido como lente gravitacional.

Minha pergunta é: quais são os candidatos mais promissores de partículas da matéria escura e quais experimentos existem atualmente (ou existirão) para tentar responder a essa pergunta?

cosmology matter dark-matter astromax
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Respostas:

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Quando você diz candidatos "partícula", presumo que você esteja excluindo MACHOs e RAMBOs . Os MACHOs são objetos "escuros" na escala estelar, como buracos negros, estrelas de nêutrons, anãs marrons etc. RAMBOs são grupos de objetos escuros semelhantes. Os MACHO e RAMBOs são feitos principalmente de matéria bariônica (coisas cotidianas como prótons e nêutrons - elétrons não são bariones, mas também podem fazer parte disso).

Isso nos deixa com os WIMPs e possíveis outros candidatos a partículas. Não conheço os detalhes de nenhuma experiência procurando essas informações de imediato (verei se consigo descobrir e atualizo a resposta em alguns dias), mas os principais candidatos a partículas são:

  • Neutrinos : É altamente improvável que estes constituam uma parte significativa do DM em nosso universo, mas eles merecem uma menção.
  • Neutrinos estéreis (estou usando o termo no sentido específico aqui, não no sentido geral): Esse tipo de neutrino é destro e só interage gravitacionalmente (observe que também pode haver neutrinos ativos destros). Há algumas evidências preliminares sugerindo que elas podem existir.
  • Eixos : Estes são hipotéticos, mas se existirem (e compõem a maioria do DM), matamos dois coelhos com uma cajadada, explicando o DM e resolvendo a falta de quebra de simetria na interação forte.
  • Gravitinos e o parceiro supersimétrico mais leve : ambos exigem supersimetria, mas são os principais candidatos a DM.
Manishearth
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A matéria escura quase certamente não interage de nenhuma maneira, forma ou forma eletromagneticamente. Por um tempo, as pessoas pensaram que os MACHO eram potencialmente a causa (sejam anãs marrons ou buracos negros de massa estelar), mas isso foi descartado através de estudos de microlentes do Mikly Way. No entanto, há uma mudança significativa de que a matéria escura interage através da força fraca (razão pela qual vários tipos de neutrinos foram propostos - neutrinos destros, neutrinos estéreis etc.).
astromax
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Além disso, você pode ser mais específico quando diz "Neutrinos". Há uma série de possibilidades aqui.
astromax
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@astromax Os MACHO ainda não são vistos como parte do DM no universo? Eu sei que eles são uma minoria, mas o IIRC ainda são considerados DM. Você está certo sobre o pouco de neutrino, planejei acrescentar um pouco, mas esqueci. Fazendo isso agora.
Manishearth
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Embora os MACHO sejam difíceis de detectar (já que são muito fracos; por exemplo: anãs marrons, estrelas de nêutrons, etc.), eles certamente são feitos de conteúdo bariônico. Alguns trabalhos foram feitos para estimar a quantidade de massa devido a objetos como esses, e ainda nem chega perto de somar. Os buracos negros, embora ninguém saiba o que acontece dentro do horizonte de eventos, também não somam o que é necessário para descrever o que a dinâmica de galáxias / aglomerados e reconstruções em massa de medições de lentes, raios-X e SZ nos dizem que existe. Até onde sabemos, a gravidade é a única interação confirmada.
astromax 27/09/13
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Bem - coisas que são compostas de partículas compostas com carga (prótons / elétrons ou quarks) irradiam fótons. Acelerar / desacelerar partículas carregadas produz radiação, então não, ainda existe uma diferença fundamental entre as duas.
astromax