p Como o próprio nome sugere, matéria escura - material que constitui cerca de 85% da massa do universo - não emite luz, iludindo a detecção fácil. Suas propriedades, também, permanecem bastante obscuros. p Agora, um físico de partículas teórico da Universidade da Califórnia, Riverside, e colegas publicaram um artigo de pesquisa no Journal of High Energy Physics que mostra como as teorias que postulam a existência de um novo tipo de força podem ajudar a explicar as propriedades da matéria escura.

p "Vivemos em um oceano de matéria escura, ainda sabemos muito pouco sobre o que poderia ser, "disse Flip Tanedo, professor assistente de física e astronomia e autor sênior do artigo. "É uma das incógnitas conhecidas mais irritantes na natureza. Sabemos que existe, mas não sabemos como procurá-lo ou por que não apareceu onde o esperávamos. "

p Os físicos têm usado telescópios, gigantescos experimentos subterrâneos, e coletores para aprender mais sobre a matéria escura nos últimos 30 anos, embora nenhuma evidência positiva tenha se materializado. A evidência negativa, Contudo, forçou físicos teóricos como Tanedo a pensar mais criativamente sobre o que poderia ser a matéria escura.

p A nova pesquisa, que propõe a existência de uma dimensão extra no espaço-tempo para a busca de matéria escura, faz parte de um programa de pesquisa em andamento na UC Riverside liderado por Tanedo. De acordo com esta teoria, algumas das partículas de matéria escura não se comportam como partículas. Com efeito, partículas invisíveis interagem com partículas ainda mais invisíveis de tal forma que estas deixam de se comportar como partículas.

p "O objetivo do meu programa de pesquisa nos últimos dois anos é estender a ideia da matéria escura 'falando' com as forças das trevas, "Tanedo disse." Na última década, os físicos passaram a apreciar que, além da matéria escura, forças obscuras ocultas podem governar as interações da matéria escura. Isso poderia reescrever completamente as regras de como se deve procurar a matéria escura. "

p Se duas partículas de matéria escura são atraídas ou repelidas uma pela outra, então as forças das trevas estão operando. Tanedo explicou que as forças escuras são descritas matematicamente por uma teoria com dimensões extras e aparecem como um continuum de partículas que podem resolver quebra-cabeças vistos em pequenas galáxias.

p "Nosso programa de pesquisa em andamento na UCR é mais uma generalização da proposta da força negra, "disse ele." Nosso universo observado tem três dimensões de espaço. Propomos que pode haver uma quarta dimensão que apenas as forças das trevas conhecem. A dimensão extra pode explicar por que a matéria escura se escondeu tão bem de nossas tentativas de estudá-la em um laboratório. "

p Tanedo explicou que embora dimensões extras possam soar como uma ideia exótica, são, na verdade, um truque matemático para descrever "teorias de campo conformes" - teorias tridimensionais comuns que são altamente mecânicas quânticas. Esses tipos de teorias são matematicamente ricas, mas não contêm partículas convencionais e, portanto, normalmente não são considerados relevantes para descrever a natureza. A equivalência matemática entre essas teorias tridimensionais desafiadoras e uma teoria extra dimensional mais tratável é conhecida como princípio holográfico.

p "Uma vez que essas teorias de campo conformes eram intratáveis ​​e incomuns, eles não foram realmente aplicados sistematicamente à matéria escura, "Tanedo acrescentou." Em vez de usar essa linguagem, trabalhamos com a teoria extradimensional holográfica. "

p A principal característica da teoria extradimensional é que a força entre as partículas de matéria escura é descrita por um número infinito de partículas diferentes com massas diferentes chamadas de continuum. Em contraste, as forças ordinárias são descritas por um único tipo de partícula com massa fixa. Essa classe de setores contínuos-escuros é empolgante para Tanedo porque faz algo "novo e diferente".

p De acordo com Tanedo, trabalhos anteriores sobre setores escuros enfocam principalmente teorias que imitam o comportamento de partículas visíveis. Seu programa de pesquisa está explorando os tipos mais extremos de teorias que a maioria dos físicos de partículas considerou menos interessantes, talvez porque não existam análogos no mundo real.

p Na teoria de Tanedo, a força entre as partículas de matéria escura é surpreendentemente diferente das forças sentidas pela matéria comum.

p "Para a força gravitacional ou força elétrica que ensino no meu curso introdutório de física, quando você dobra a distância entre duas partículas, você reduz a força por um fator de quatro. Uma força contínua, por outro lado, é reduzido por um fator de até oito. "

p Que implicações essa força escura extra dimensional tem? Uma vez que a matéria comum pode não interagir com esta força negra, Tanedo voltou-se para a ideia de matéria escura auto-interagente, uma ideia iniciada por Hai-Bo Yu, um professor associado de física e astronomia da UCR que não é co-autor do artigo. Yu mostrou que mesmo na ausência de qualquer interação com a matéria normal, os efeitos dessas forças escuras podem ser observados indiretamente em galáxias esferoidais anãs. A equipe de Tanedo descobriu que a força do contínuo pode reproduzir os movimentos estelares observados.

p "Nosso modelo vai além e torna mais fácil do que o modelo de matéria escura auto-interagente explicar a origem cósmica da matéria escura, "Disse Tanedo.

p Próximo, A equipe de Tanedo irá explorar uma versão contínua do modelo do "fóton escuro".

p "É uma imagem mais realista para uma força negra, "Tanedo disse." Fótons escuros foram estudados em grande detalhe, mas nossa estrutura extra-dimensional tem algumas surpresas. Também examinaremos a cosmologia das forças das trevas e a física dos buracos negros. "

p Tanedo tem trabalhado diligentemente na identificação de "pontos cegos" na busca de sua equipe por matéria escura.

p "Meu programa de pesquisa visa uma das suposições que fazemos sobre a física de partículas:que a interação das partículas é bem descrita pela troca de mais partículas, "ele disse." Embora isso seja verdade para assuntos comuns, não há razão para supor isso para a matéria escura. Suas interações podem ser descritas por um continuum de partículas trocadas, em vez de apenas trocar um único tipo de partícula de força. "