Especial Matéria Escura: Átomos de matéria escura

Com informações do Fermilab - 24/02/2016

Esquema (fora de escala) mostrando os hipotéticos áxions (azul) vindos do Sol, convertidos em raios X (laranja) pelo campo magnético da Terra (vermelho), detectados pelo observatório XMM-Newton, que podem ter sido o primeiro sinal detectado da Matéria Escura.
[Imagem: University of Leicester]

SIMPs

Apenas para relembrar, os físicos nunca detectaram qualquer sinal da matéria escura propriamente dita, tendo uma ideia de sua quantidade no Universo com base em observações de galáxias, que giram rápido demais para não se esfacelarem, devendo haver algo que gere a gravidade que as mantém coesas - esse algo que falta é que recebe o nome de matéria escura.

Mas as observações das regiões interiores das galáxias não são assim tão previsíveis, não batendo com as simulações da matéria escura. Essas simulações frequentemente assumem que a matéria escura não interage consigo mesma, mas não há nenhuma razão para acreditar que seja assim.

Essa percepção levou ao conceito das SIMPs, (Strongly Interacting Massive Particles, ou partículas massivas fortemente interativas), a mais recente adição ao campo já quase lotado de candidatos a partículas da matéria escura e que nasceu para contestar o modelo das WIMPs.

Simulações feitas com as SIMPs parecem eliminar a discrepância encontrada em outros modelos, conseguindo até mesmo explicar os estranhos fótons que emanam dos aglomerados de galáxias - eliminando a necessidade dos neutrinos estéreis.

Gravitino

A teoria da supersimetria prevê a existência de superpartículas: ao fóton corresponderia um fotino, ao gráviton corresponderia o gravitino, e assim por diante.

Os grávitons são os hipotéticos portadores da força da gravidade. Embora não tenham sido encontrados ainda, deparar-se com eles seria um elemento fundamental para uma teoria quântica da gravidade.

Já os gravitinos, ao menos em alguns modelos, podem ser extremamente leves - alguns poucos elétrons-volts - podendo se enquadrar como um constituinte adequado da matéria escura.

Áxions

Com os inúmeros desafios que a busca pelos WIMPs anda enfrentando, uma partícula hipotética conhecida como áxion veio trazer um novo entusiasmo à área.

O áxion em si não é uma ideia nova. Físicos imaginaram sua existência no início de 1980, pouco depois de Helen Quinn e Roberto Peccei publicarem um artigo histórico que ajudou a resolver um problema com a força nuclear forte.

Embora os áxions tenham ficado em banho-maria desde então como bons candidatos a constituintes da matéria escura, só recentemente os experimentalistas começaram a dispor de instrumentos capazes de sondar algumas das regiões energéticas onde se prevê que os áxions podem aparecer.

O experimento ADMX (Axion Dark Matter Experiment), na Universidade de Washington, está procurando pelos áxions usando um campo magnético forte para tentar transformá-los em fótons detectáveis. Ao mesmo tempo, os teóricos continuam a imaginar novos tipos de áxions, juntamente com novas formas de procurar por eles.

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