Misterio de la materia oscura desentrañado con un nuevo modelo

Un equipo internacional de investigadores ha desarrollado un nuevo modelo llamado HYPER, que finalmente puede revelar las intrigantes propiedades de la materia oscura.

Un equipo formado por Robert McGee y Aaron Pearce de la Universidad de Michigan y Gilli Ellor de la Universidad Johannes Gutenberg de Mainz fue pionero en el modelo de materia oscura hiper (reliquia de partículas altamente interactivas).

El hipermodelo sugiere que después de que se formó la materia oscura en el universo temprano, la fuerza de su interacción con la materia normal aumentó considerablemente, haciéndola detectable hoy y explicando su abundancia.

estudiar,’Detección directa de materia oscura reliquia de partículas altamente interactivas,’ publicado en Cartas de revisión física.

¿Por qué es tan difícil detectar la materia oscura?

La materia oscura es uno de los mayores misterios de la física moderna. Se sabe que existe, y sin él no se puede explicar el movimiento de las galaxias, y ningún experimento hasta la fecha ha sido capaz de detectarlo.

Actualmente existen diversas propuestas de nuevos experimentos destinados a la detección directa de protones y neutrones a partir de los núcleos del medio de detección mediante su dispersión. Sin embargo, el nuevo modelo HYPER del equipo puede ofrecer el método más prometedor hasta la fecha.

Los esfuerzos actuales para identificar partículas de materia oscura pesada conocidas como WIMPS han fracasado. Debido a esto, los científicos están buscando partículas alternativas, especialmente las más ligeras. Además, se esperan transiciones de fase en el campo oscuro porque hay muchas en el campo claro, pero se han despreciado en estudios previos.

Elor comentó: «No existe un modelo estándar para el rango de masas al que algunos experimentos planificados esperan acercarse. Sin embargo, nuestro hipermodelo ilustra que una transición de fase en realidad puede hacer que la materia oscura sea más fácil de detectar».

La dificultad con un modelo adecuado es que si la materia oscura interactúa con demasiada fuerza con la materia normal, la cantidad formada en el universo primitivo sería demasiado pequeña, lo que contradiría las observaciones astrofísicas. Sin embargo, si se produce en la cantidad correcta, la interacción sería demasiado débil para ser detectada por los experimentos actuales.

McGehee explicó: «Nuestra idea central detrás del modelo HYPER es que la correlación cambia repentinamente, para que podamos tener lo mejor de ambos mundos: la cantidad correcta de materia oscura y una gran correlación para que podamos detectarla».

¿Cómo funciona Hipermodelo?

En la física de partículas, las interacciones están mediadas por una partícula mediadora específica, y esto también ocurre en las interacciones entre la materia oscura y la materia ordinaria. Tanto la creación como la detección de la materia oscura actúan a través de este mediador, aumentando la fuerza de la interacción con su masa.

Primero, el mediador debe ser lo suficientemente pesado para que se forme la cantidad correcta de materia oscura y luego suficiente luz para detectar la materia oscura. El equipo descubrió una transición de fase después de la formación de materia oscura, en la que la masa del mediador disminuyó repentinamente.

Pearce dijo: «Así, por un lado, la cantidad de materia oscura se mantiene constante y, por otro lado, la correlación aumenta o se fortalece para que pueda detectarse directamente».

Inicialmente, el equipo asumió una sección transversal máxima de interacciones mediadas por mediadores con los protones y neutrones de un núcleo para alinearse con las observaciones astrológicas y algunas distorsiones de la física de partículas. Consideraron si había algún modelo que pudiera demostrar estas interacciones.

McGehee agregó: «Se nos ocurrió la idea de una transición de fase. Calculamos la cantidad de materia oscura en el universo y simulamos la transición de fase usando nuestros cálculos.

Elor concluyó: «Un hipermodelo de la materia cubre todo el rango al que pueden acceder los nuevos experimentos. Tenemos que considerar e incluir sistemáticamente varios escenarios, por ejemplo, hacer la pregunta de si es realmente cierto que nuestro mediador no condujo repentinamente a la creación de nueva materia oscura, que por supuesto no debería serlo, pero al final, nuestro hipermodelo funciona.