mayo 28, 2022

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Una nueva teoría sugiere que la materia oscura podría ser un refugio cósmico adicional

Una nueva teoría sugiere que la materia oscura podría ser un refugio cósmico adicional

materia oscurala escurridiza materia que constituye la mayor parte de la masa del universo, puede consistir en partículas masivas llamadas gravitones que llegaron a existir por primera vez en el primer instante después la gran explosión.

Una nueva teoría sugiere que estas partículas virtuales pueden ser refugiados cósmicos de dimensiones extra.

Los cálculos de los investigadores indican que estas partículas podrían haberse formado en las cantidades adecuadas para explicar materia oscuraque solo pueden ser «vistos» por su gravedad sobre la materia ordinaria.

“Los gravitones masivos son producidos por colisiones de partículas ordinarias en el universo primitivo.

Se cree que este proceso es demasiado raro para que los gravitones masivos sean candidatos para la materia oscura ”, dijo a WordsSideKick.com el coautor del estudio, Giacomo Cacciaglia, físico de la Universidad de Lyon en Francia.

Pero en un nuevo estudio publicado en febrero en la revista Cartas de revisión físicaCacciapaglia, junto con los físicos de la Universidad de Corea Haiying Cai y Seung J. Lee, descubrieron que se sintetizaron suficientes gravitones en el universo primitivo para dar cuenta de toda la materia oscura que descubrimos actualmente en el universo.

El estudio encontró que los gravitones, si están presentes, tendrían una masa de menos de 1 megaelectronvoltio (MeV), por lo que no más del doble de la masa de un electrón.

Este nivel de masa es mucho más bajo que la escala en la que bosón de Higgs Genera masa de materia ordinaria, que es esencial para que el modelo produzca suficiente para explicar toda la materia oscura del universo. (A modo de comparación, la partícula más ligera conocida es neutrinopesa menos de 2 MeV, mientras que el protón pesa unos 940 MeV, según Instituto Nacional de Normas y Tecnología.)

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El equipo encontró estos gravitones hipotéticos mientras buscaba evidencia de dimensiones adicionales, que algunos físicos sospechan que existen junto con las tres dimensiones observadas del espacio y la cuarta. el tiempo.

En la teoría de equipos, cuando gravedad Se propaga a través de dimensiones adicionales y se incorpora a nuestro universo como gravitones masivos.

Pero estas partículas interactuarán débilmente con la materia ordinaria, y solo por la fuerza de la gravedad.

Esta descripción es inquietantemente similar a lo que sabemos sobre la materia oscura, que no interactúa con la luz pero tiene un efecto gravitacional que se siente en todo el universo. Este efecto gravitatorio, por ejemplo, es lo que impide que las galaxias se vayan volando.

«La principal ventaja de los gravitones masivos como partículas de materia oscura es que interactúan solo a través de la gravedad y, por lo tanto, pueden escapar de los intentos de detectar su presencia», dijo Kacchiapalia.

Por el contrario, se han propuesto otros candidatos a la materia oscura, como la interacción de partículas masivas débiles, axones y neutrinos También se pueden sentir a través de sus interacciones muy sutiles con otras fuerzas y dominios.

El hecho de que los gravitones masivos apenas interactúen por gravedad con otras partículas y fuerzas en el universo ofrece otra ventaja.

«Debido a sus interacciones muy débiles, se descomponen tan lentamente que permanecen estables durante toda la vida del universo. Por la misma razón, se producen lentamente durante la expansión del universo y se acumulan allí hasta hoy», dijo Cacciapaglia.

En el pasado, los físicos pensaron que los gravitones eran un posible candidato a materia oscura porque los procesos que los producen son muy raros. Como resultado, los gravitones se generarán a tasas mucho más bajas que otras partículas.

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Pero el equipo descubrió que en picosegundos (trillonésimas de segundo) después de la gran explosiónSin embargo, se podrían haber creado más de estos gravitones de lo que sugerían las teorías anteriores.

El estudio encontró que este impulso fue suficiente para que los gravitones masivos explicaran exactamente cuánta materia oscura encontramos en el universo.

«El refuerzo fue un shock», dijo Kachiapalia. «Tuvimos que realizar muchas pruebas para asegurarnos de que el resultado fuera correcto, ya que da como resultado un cambio de paradigma en la forma en que consideramos a los gravitones masivos como candidatos potenciales para la materia oscura».

Debido a que los gravitones masivos se forman bajo la escala de energía en bosón de Higgslibre de la incertidumbre relacionada con escalas de energía más altas, que la física de partículas actual no describe bien.

La teoría del equipo vincula la física estudiada en los aceleradores de partículas como Gran Colisionador de Hadrones Con la física de la gravedad.

Esto significa que poderosos aceleradores de partículas como el Future Circular Collider en el CERN, que debería comenzar a operar en 2035, podrían buscar evidencia de posibles partículas de materia oscura.

«Probablemente nuestra mejor oportunidad para las colisiones de partículas de alta resolución en el futuro», dijo Kachiapalia. «Esto es algo que estamos investigando actualmente».

Este artículo fue publicado originalmente por ciencias vivas. Leer el El artículo original está aquí.