Foras escuras podem explicar matria escura

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Redação do Site Inovação Tecnológica – 31/08/2021

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Como a falta de resultados observacionais est dando foras a teorias que dispensam a matria escura, os adeptos da ideia esto contra-atacando com novas hipteses.
[Imagem: Mark Myers/OzGrav ARC Centre of Excellence]

Mais escurido

Quando observamos as galxias, vemos que h uma gravidade mantendo-as coesas, mas no existem corpos celestes suficientes para explicar tanta gravidade.

Na verdade, estrelas, planetas, luas e tudo o mais soma apenas 25% da massa necessria para gerar tamanha gravidade. Esses 85% que faltam ns chamamos de “matria escura”, porque no conseguimos v-la e nem detectar qualquer sinal dela com os instrumentos atuais.

Fsicos e astrnomos tm usado telescpios, experimentos subterrneos gigantescos e aceleradores para tentar captar alguma coisa sobre a matria escura nos ltimos 30 anos, mas no conseguiram nenhuma evidncia positiva at agora.

Tantas evidncias negativas esto forando os fsicos tericos a pensar mais criativamente sobre o que poderia ser a matria escura.

Um trio deles est levando adiante uma proposta inusitada: Eles propem a existncia de uma dimenso extra no espao-tempo s acessvel a uma “fora escura”, uma fora igualmente desconhecida e ainda no detectada, mas que diferente das foras conhecidas (eletromagnetismo, foras forte e fraca e gravidade).

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Continuum

De acordo com a nova teoria, algumas das partculas de matria escura no se comportariam como partculas: As partculas invisveis interagiriam com partculas “ainda mais invisveis”, de modo que estas deixam de se comportar como partculas.

“Durante a ltima dcada, os fsicos passaram a considerar que, alm da matria escura, foras escuras ocultas podem governar as interaes da matria escura. Isso poderia reescrever completamente as regras de como se deve procurar a matria escura,” disse Philip Tanedo, da Universidade da Califrnia em Riverside. “O objetivo do meu programa de pesquisa nos ltimos dois anos foi estender a ideia da matria escura ‘falando’ com as foras escuras.”

A ideia que, se duas partculas de matria escura so atradas ou repelidas uma pela outra, elas esto interagindo por meio das foras escuras. Alm de serem descritas matematicamente por uma teoria com dimenses extras, essas foras aparecem como um continuum, no podendo ser descritas como partculas.

Em outras palavras, a fora que atuaria entre as partculas de matria escura descrita por um nmero infinito de partculas diferentes, com massas diferentes – esse o chamado continuum. Isso diferente de como as foras comuns e conhecidas so descritas, tipicamente por um nico tipo de partcula com uma massa fixa.

De acordo com Tanedo, trabalhos anteriores sobre esses “setores escuros” da realidade – matria, energia e foras escuras – se concentraram principalmente em teorias que imitam o comportamento das partculas visveis, mas ele acredita que isso no suficiente, por isso ele e seus colegas esto explorando tipos mais extremos de teorias, sem anlogos no mundo real, mas com um ferramental matemtico disponvel.

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Ftons escuros e buracos negros

Mas quais so as implicaes dessa fora escura extra-dimensional?

Uma vez que a matria comum pode no interagir com essa fora escura, o trio voltou-se para a ideia de matria escura auto-interagente, uma hiptese proposta pelo fsico Hai-Bo Yu. Yu mostrou que, mesmo na ausncia de qualquer interao com a matria normal, os efeitos dessas foras escuras poderiam ser observadas indiretamente em galxias esferoidais ans.

A equipe de Tanedo fez os clculos e concluiu que, de fato, a fora do continuum pode descrever os movimentos estelares observados.

Dado esse passo, eles pretendem agora levar essa ideia do continuum para a luz, desenvolvendo a estrutura terica para um “fton escuro” – ftons escuros poderiam ser capazes de se transformar em ftons normais, brilhantes, de modo semelhante aos neutrinos, que oscilam entre seus sabores.

” uma imagem mais realista para uma fora escura,” disse Tanedo. “Os ftons escuros tm sido estudados em grande detalhe, mas nossa estrutura extra-dimensional tem algumas surpresas. Tambm examinaremos a cosmologia das foras escuras e a fsica dos buracos negros.”

Bibliografia:

Artigo: Continuum-mediated self-interacting dark matter
Autores: Ian Chaffey, Sylvain Fichet, Philip Tanedo
Revista: Journal of High Energy Physics
Vol.: 8 (2021)
DOI: 10.1007/JHEP06(2021)008

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