(Phys.org) - Atualmente, um dos candidatos mais fortes para a matéria escura são partículas massivas de interação fraca, ou WIMPS, embora até agora esta partícula hipotética ainda não tenha sido detectada diretamente. Agora em um novo estudo, físicos propuseram que a matéria escura não é um WIMP, e ainda mais, não é nenhuma partícula que seja até agora conhecida ou teorizada para existir.

Em vez de, os físicos argumentam que a matéria escura é feita de partículas de um dos muitos "setores ocultos" que se pensa existirem fora do "setor visível" que abrange todo o nosso mundo visível. A equipe de pesquisadores, Bobby Acharya, Sebastian Ellis, Gordon Kane, Brent Nelson, e Malcolm Perry, de instituições no Reino Unido, Itália, e os EUA, publicou seu estudo em uma edição recente da Cartas de revisão física.

Os setores ocultos são assim chamados porque as partículas nesses setores não sentem as forças fortes e eletrofracas como as do setor visível, o que reduz muito sua interação com o setor visível. Portanto, partículas de setores ocultos podem estar ao nosso redor - no momento, não temos como detectá-las.

No cenário proposto, a matéria escura consiste em partículas no setor oculto que se comunicam através de um portal do setor oculto para o setor visível, e, dessa forma, exercem os efeitos gravitacionais que os cientistas há muito observam.

Embora essa ideia possa parecer rebuscada, setores e portais ocultos há muito são componentes da teoria das cordas e da teoria M - duas teorias que buscam explicar a física das partículas em seu nível mais fundamental.

O principal suporte para a nova afirmação se resume a uma questão de estabilidade. Em geral, partículas mais pesadas decaem em partículas mais leves. Partículas mais leves, sendo mais estável, são candidatos muito mais prováveis ​​para matéria escura. É daí que vem o suporte de longa data para WIMPs, uma vez que WIMPs são a partícula supersimétrica mais leve, e portanto, até agora, considerado estável.

Contudo, já que se pensa que existem cerca de 100 setores ocultos, mas apenas um setor visível, os cientistas argumentam no novo estudo que algum setor oculto provavelmente contém uma partícula que é ainda mais leve do que os WIMPs.

Os cientistas mostram que os WIMPs podem teoricamente decair em uma ou mais partículas de setor oculto mais leves, que, por sua vez, poderia se decompor em partículas de setores ocultos ainda mais leves. Portanto, a partícula supersimétrica mais leve no setor visível não seria estável o suficiente para ser matéria escura. Em vez de, de acordo com este argumento, alguma partícula de setor oculto atualmente desconhecida seria uma candidata muito mais provável à matéria escura.

"O maior significado do nosso trabalho é que ele força os teóricos a repensar o paradigma do que é chamado de matéria escura WIMP, "Ellis, um físico da Universidade de Michigan, contado Phys.org . "Os WIMPs têm sido os candidatos mais populares para o que constitui matéria escura há mais de 30 anos. Um WIMP é uma partícula um pouco como o Higgs ou bóson Z que são eletricamente neutros, partículas pesadas que participam das interações nucleares fracas, mas ao contrário do Higgs ou bóson Z, A matéria escura WIMP seria estável em escalas cosmológicas. A matéria escura WIMP tem sido mais comumente discutida no contexto da supersimetria (SUSY).

"Por 30 anos, teóricos pensam que nos modelos SUSY, a partícula SUSY mais leve foi uma boa candidata à matéria escura devido à sua estabilidade. Contudo, em nosso artigo, argumentamos que, se você tomar o modelo padrão da física de partículas como residente em um maior, estrutura de cordas / teoria M, então WIMPs supersimétricos provavelmente não são um bom candidato à matéria escura, porque mostramos que eles são tipicamente instáveis.

"A paisagem das cordas engloba um grande número de possíveis teorias de baixa energia. No entanto, descobrimos que quase toda a paisagem exibiria essa característica de instabilidade do WIMP. Tal conclusão significa que, se pensarmos seriamente em incorporar nosso universo visível em uma teoria das cordas, temos que considerar seriamente a possibilidade natural de que a matéria escura resida em um setor oculto, ou somos forçados a um canto muito atípico da paisagem das cordas. "

Se a matéria escura acabar sendo uma partícula de setor oculto, isso explicaria por que os WIMPs são tão difíceis de detectar em aceleradores de partículas. Para detectar um WIMP, os cientistas terão que modificar suas pesquisas e olhar em lugares diferentes.

"Se a matéria escura vier de um setor oculto, representa um sério problema de como detectá-lo, além de suas interações gravitacionais, "Ellis disse." A teoria das cordas / M pode fornecer os chamados 'portais' que conectam esses setores ocultos ao nosso setor visível, assim, potencialmente levando a um meio de busca de matéria escura do setor oculto. Também, se for "provado" experimentalmente que a matéria escura está em um setor oculto, se encaixaria muito naturalmente com os modelos típicos do universo que surgem nas cordas e na teoria M. "

No futuro, os cientistas planejam investigar mais a fundo a assinatura exata de um WIMP decaindo em uma partícula de setor oculto, que orientaria experiências futuras.

"No momento, estamos finalizando um artigo de acompanhamento em que consideramos as construções típicas de setores ocultos da teoria de cordas / M, que podem ser bons candidatos para matéria escura, "Ellis disse." Mais importante, descobrimos que existem tais candidatos. A assinatura típica de tais construções é que quando as partículas SUSY são produzidas em um colisor, o WIMP decairá prontamente no setor oculto e outras partículas visíveis. Assim, seria de se esperar a assinatura típica do colisor para SUSY, ou seja, falta de energia, mas acompanhado por mais partículas do que em um evento SUSY típico. "