O Enigma da Matéria Escura: Novas Propostas na Pesquisa Científica
A matéria conhecida representa apenas 5% do conteúdo total do Universo, enquanto aproximadamente 95% são compostos por matéria escura (cerca de 27%) e energia escura (cerca de 68%). A matéria escura, em particular, é um dos maiores mistérios da cosmologia contemporânea.
Evidências da Existência da Matéria Escura
As evidências que suportam a existência da matéria escura são numerosas e vêm da interação gravitacional com a matéria visível. Algumas dessas evidências incluem:
- Curvas de rotação de estrelas em galáxias
- Discrepâncias no movimento de galáxias em aglomerados
- Formação de estruturas do Universo
- Radiação cósmica de fundo
Contudo, apesar de sua presença ser indiscutível, a natureza exata da matéria escura continua desconhecida, e diversos modelos existentes têm falhado em explicar suas propriedades.
Novo Estudo da Universidade de São Paulo (USP)
Um novo estudo da Universidade de São Paulo (USP) propõe um modelo de matéria escura inelástica que interage com a matéria comum através de um mediador vetorial com massa. O objetivo é explorar novas possibilidades de detecção e compreensão deste fenômeno. O artigo sobre esta pesquisa foi publicado no Journal of High Energy Physics.
Ana Luisa Foguel, doutoranda no Instituto de Física da USP e primeira autora do artigo, explica que o estudo considera um modelo de matéria escura composto por um setor escuro, onde partículas leves interagem fracamente com aquelas do Modelo Padrão.
Mudança de Foco na Busca por Matéria Escura
Historicamente, a busca por matéria escura concentrou-se em partículas pesadas, mas os experimentos no Grande Colisor de Hádrons (LHC) não resultaram na detecção de novas partículas. Isso levou a comunidade científica a investigar partículas mais leves com interações extremamente fracas.
O Mecanismo de Freeze-Out Térmico
O estudo se baseia no conceito de "freeze-out térmico", um mecanismo pelo qual a abundância de matéria escura se estabiliza após as interações que a poderiam aniquilar se tornarem insuficientes. Esse mecanismo é bem documentado na física de partículas e cosmologia, sendo exemplificado por várias partículas do Modelo Padrão.
Interações por Meio de Mediadores Vetoriais
No modelo proposto, a interação entre matéria escura e matéria comum ocorre através de uma partícula mediadora chamada bóson vetorial (ZQ), que possui massa e se comporta de maneira semelhante ao fóton. Esse mediador facilita a interação de duas partículas: uma estável (χ₁), representando a matéria escura, e uma instável (χ₂), que pode decair em χ₁ e partículas do Modelo Padrão.
Essa configuração permite uma explicação eficiente da abundância de matéria escura no universo, contornando limitações experimentais existentes.
Avanços em Modelos de Matéria Escura
Este novo modelo apresenta uma alternativa ao modelo "vanilla" de matéria escura inelástica, que até agora tem sido amplamente considerado inadequado devido às restrições impostas por experimentos. Foguel destaca que a introdução de mediadores com acoplamentos diretos abre novas perspectivas para a viabilidade de modelos de matéria escura.
A Relevância da Pesquisa
Esta pesquisa, ao explorar mediadores vetoriais mais dinâmicos, não só contribui para a compreensão da matéria escura, mas também pode ter implicações diretas nas taxas de decaimento e nas assinaturas experimentais que poderão ser observadas em experimentos futuros.
Para acessar o artigo completo "Unlocking the inelastic Dark Matter window with vector mediators", visite este link ou consulte a Plataforma ArXiv.
Informações da Agência FAPESP
