Especial Matéria Escura: Neutrinos estéreis e neutralinos

Com informações do Fermilab - 23/02/2016

O Observatório AMS (Espectrômetro Magnético Alfa), em sua busca por galáxias de antimatéria, é um dos instrumentos que mais concentra esperanças na busca pela matéria escura - ele já detectou um excesso de pósitrons que condiz com algumas teorias.
[Imagem: MIT]

Neutralinos

Exemplo mais típico de um WIMP, o neutralino surgiu da Teoria da Supersimetria, geralmente abreviada como SUSY.

Apesar de estar balançando frente a várias negações de suas predições pelo LHC, a supersimetria propõe que cada partícula tem um parceiro "super" - com spins diferentes -, o que ajudaria a preencher alguns buracos no Modelo Padrão da Física.

Algumas dessas superpartículas, como as contrapartes do fóton e do bóson Z, teriam propriedades semelhantes às que se calcula para os constituintes da matéria escura. A matéria escura poderia ser uma mistura dessas partículas supersimétricas, e a que parece mais fácil de ser encontrada é conhecida como neutralino - não confundir com o neutrino.

Colisões entre neutralinos devem produzir um grande número de pósitrons - a contrapartida de antimatéria do elétron - de alta energia. O observatório AMS, instalado na Estação Espacial Internacional, está procurando por esse excesso de pósitrons de alta energia, mas os resultados ainda não são conclusivos.

A eventual descoberta de um neutralino ajudaria a resolver dois problemas da Física: caracterizar a composição da matéria escura e comprovar a própria supersimetria, uma teoria já bem desenvolvida, mas desesperadamente em busca de comprovações experimentais. Mas também deixaria os físicos com o dilema de todas aquelas partículas supersimétricas ainda por serem observadas.

"Se a matéria escura for um neutralino, isto essencialmente irá nos dizer que há toda uma série de outras coisas novas lá fora apenas esperando para serem descobertas. Isso abre uma comporta de trabalho muito, muito interessante e muito emocionante para ser feito," comenta Mariangela Lisanti, da Universidade de Princeton.

Neutrinos estéreis

Neutrinos são partículas quase sem massa, podendo atravessar direto um planeta inteiro sem bater em nada - em nenhum átomo do planeta. Além disso, eles mudam de forma, passando de um tipo para outro - hoje são conhecidos três tipos de neutrinos: do elétron, do múon e do tau.

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Mas, por mais estranhos que sejam, a teoria indica que pode haver um ramo da família ainda mais estranho - os neutrinos estéreis.

Estas partículas ainda mais evasivas seriam tão insensíveis ao seu ambiente que levaria toda a idade do universo para apenas uma interagir com um átomo de matéria.

Se os neutrinos estéreis forem os constituintes da matéria escura, sua relutância em interagir poderia significar a ruína para os físicos que esperam detectá-los.

Mas, em uma reviravolta extremamente bem-vinda, teorizada recentemente, pode ser possível que, se existirem de fato, os neutrinos estéreis decaiam em algo bem mais conhecido: os fótons, ou partículas de luz. E os físicos já entendem um bocado sobre fótons e dispõem de inúmeros equipamentos para estudá-los.

No ano passado, dados do telescópio XMM-Newton revelaram um sinal compatível com a energia prevista para o decaimento dos neutrinos estéreis fluindo do centro de um aglomerado de galáxias. Mas o sinal ainda é ambíguo, podendo se originar de uma fonte diferente, como íons de potássio.

O telescópio espacial ASTRO-H, lançado na semana passada e agora rebatizado como Hitomi (pupila), tem uma resolução muito superior ao XMM-Newton, e poderá ser capaz de colocar um fim a esse debate.

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