(Crédito da imagem: Robert Lea (criada com Canva))
Uma nova investigação sugere que se a matéria escura fosse composta por “fótons escuros”, não teria aquecido o cosmos primitivo, como os cientistas pensavam anteriormente. Se correta, esta descoberta poderá representar uma mudança de paradigma na busca pelas substâncias mais misteriosas do universo.
Matéria escura
permanece tão evasivo porque, embora supere a matéria cotidiana que compõe as estrelas, os planetas, as luas e os nossos corpos numa proporção de cinco para um, é virtualmente invisível. Isso porque ele não interage com a luz. E o fato de que elétrons, prótons e nêutrons Fazer interagir com a luz (ou mais precisamente:
radiação eletromagnética
) inspirou a busca por partículas além do Modelo Padrão da física de partículas e levou a muitos candidatos hipotéticos à matéria escura.
Um desses candidatos é o fóton escuro, a versão de um fóton no universo escuro que carrega uma força diferente do eletromagnetismo pelo qual os fótons padrão são responsáveis.
Observando os fótons escuros do passado, os cientistas concluíram que eles se transformaram em fótons comuns enquanto ainda estavam incorporados na sopa espessa e densa que preenchia o cosmos primitivo. Isso teria aquecido ainda mais esse plasma já incandescente e deixado vestígios detectáveis de fótons escuros.
Isto limita severamente os parâmetros de pesquisa nos quais os fótons escuros poderiam existir – tanto que muitas observações cosmológicas excluem a existência de fótons escuros.
Novas simulações computacionais mostram agora que a liberação de fótons escuros pode ter sido um tanto prematura. A conversão de fótons escuros em fótons teria parado antes que qualquer aquecimento significativo pudesse ocorrer.
Isso significa que os parâmetros de pesquisa anteriormente excluídos voltam a funcionar.
“Essas exclusões diziam que a força da matéria escura tinha que ser 10^8 vezes mais fraca do que realmente pode ser”, disse o membro da equipe Anson Hook, da Universidade de Maryland. disse em um comunicado. “Este artigo abre muitas novas possibilidades para a busca de matéria escura.”
A equipa responsável por esta investigação viu pela primeira vez evidências de que a conversão de fotões escuros em fotões poderia não ser tão simples como os cientistas pensavam quando perceberam que a quantidade de energia necessária era suspeitamente grande. Eles começaram a suspeitar que o problema era que esse processo era visto como linear; Em outras palavras: a energia liberada é gradualmente e continuamente convertida em plasma.
“O tratamento dos últimos 15 anos é um tratamento linear. Usando essa aproximação, você pode calcular a quantidade de transferência de energia, e ela é muito grande”, disse Junwu Huang, membro da equipe do Perimeter Institute, no comunicado. “E percebi que não era possível.”
Nas suas primeiras simulações computacionais, Huang e colegas descobriram que o processo linear não fornecia uma imagem completa.
“Descobrimos que o plasma realmente enlouquece ao converter energia no plasma do modelo padrão”, disse Huang. “Existem muitas não linearidades no sistema, e essas não linearidades essencialmente interrompem a conversão de energia depois que uma pequena quantidade de energia é convertida.”
A pesquisa representa uma expansão significativa dos parâmetros em que os fótons escuros poderiam existir, expandindo enormemente este campo de caça metafórico. Na verdade, também poderia ter implicações na busca de partículas hipotéticas além do universo. Modelo padrão de física de partículas.
“Ao calcular corretamente o plasma do universo primitivo, os experimentos irão sondar novos espaços de parâmetros e poderão realmente ver algo”, disse o membro da equipe Mohamad Shalaby, do Perimeter Institute, no comunicado.
A pesquisa da equipe foi publicada em 13 de agosto na revista
Cartas de exame físico.
