Caros Leitores;
Grávitons massivos podem ter se formado um trilionésimo de segundo após o Big Bang, em abundâncias grandes o suficiente para explicar a matéria escura.
A imagem em destaque do Hayden
Planetarium Space Show Dark Universe do Museu Americano de História Natural
destaca um exemplo de como a matéria escura penetrante pode assombrar nosso Universo. Neste quadro de uma simulação detalhada de computador,
filamentos complexos de matéria escura, mostrados em preto, estão espalhados
pelo universo como teias de aranha, enquanto os relativamente raros aglomerados
de matéria bariônica familiar são coloridos de laranja. Essas simulações
são boas correspondências estatísticas com observações astronômicas. No
que talvez seja uma reviravolta mais assustadora, a matéria escura - embora
bastante estranha e de forma desconhecida - não é mais considerada a fonte de
gravidade mais estranha do Universo. Essa honra agora recai sobre a
energia escura, uma fonte mais uniforme de gravidade repulsiva que parece agora
dominar a expansão de todo o universo. (Crédito da imagem: Crédito de ilustração e direitos autorais Tom
Abel & Ralf Kaehler (KIPAC, SLAC), AMNH)
A matéria escura, a substância indescritível que responde pela
maior parte da massa do Universo, pode ser composta de partículas massivas
chamadas grávitons que surgiram no primeiro momento após o Big Bang. E
essas partículas hipotéticas podem ser refugiados cósmicos de dimensões extras,
sugere uma nova teoria.
Os cálculos dos
pesquisadores sugerem que essas partículas poderiam ter sido criadas nas
quantidades certas para explicar a matéria escura , que só pode ser
"vista" através de sua atração gravitacional sobre a matéria
comum. "Gravitons massivos são produzidos por colisões de partículas
comuns no início do Universo. Acreditava-se que este processo era muito raro
para os gravitons massivos serem candidatos à matéria escura", coautor do
estudo Giacomo Cacciapaglia, físico da Universidade de Lyon, na França. , disse
ao Live Science .
Mas em um novo estudo
publicado em fevereiro na revista Physical Review Letters ,
Cacciapaglia, juntamente com os físicos da Universidade da Coreia Haiying Cai e
Seung J. Lee, descobriram que uma quantidade suficiente desses grávitons teria
sido feita no início do Universo para explicar todos os matéria escura que
detectamos atualmente no Universo.
Os grávitons, se existirem, teriam uma massa
inferior a 1 megaelétron-volt (MeV), portanto, não mais que o dobro da massa de
um elétron, segundo o estudo. Esse nível de massa está bem abaixo da
escala em que o bóson de Higgs gera massa para a matéria comum – o que é
fundamental para o modelo produzir o suficiente para dar conta de toda a
matéria escura do universo. (Para comparação, a partícula mais leve
conhecida, o neutrino , pesa menos de 2 elétron-volts, enquanto um próton
pesa aproximadamente 940 MeV, de acordo com o Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia .)
A equipe encontrou esses grávitons hipotéticos enquanto
procurava evidências de dimensões extras, que alguns físicos suspeitam existir
ao lado das três dimensões observadas do espaço e da quarta dimensão, o tempo .
O
Universo poderia ter mais dimensões do que imaginamos?(Crédito
da imagem: Getty Images)
Na
teoria da equipe, quando a gravidade se
propaga através de dimensões extras, ela se materializa em nosso Universo como gravitons
massivos.
Mas essas partículas interagiriam apenas
fracamente com a matéria comum e apenas por meio da força da
gravidade. Essa descrição é estranhamente semelhante ao que sabemos sobre
a matéria escura, que não interage com a luz, mas tem uma influência
gravitacional sentida em todo o Universo. Essa influência gravitacional,
por exemplo, é o que impede as galáxias de se separarem.
“A principal vantagem dos grávitons
massivos como partículas de matéria escura é que eles só interagem gravitacionalmente,
portanto, podem escapar das tentativas de detectar sua presença”, disse
Cacciapaglia.
Em contraste, outros candidatos à matéria
escura propostos – como partículas massivas de interação fraca, axions e
neutrinos – também podem ser sentidos por suas interações muito sutis com
outras forças e campos.
O fato de grávitons massivos mal
interagirem via gravidade com outras partículas e forças no Universo oferece
outra vantagem.
“Devido às suas interações muito fracas,
eles decaem tão lentamente que permanecem estáveis durante a vida útil do Universo”, disse Cacciapaglia, “pela mesma razão, eles são produzidos
lentamente durante a expansão do universo e se acumulam lá até hoje”.
No passado, os físicos pensavam que os
grávitons eram candidatos improváveis à matéria escura porque os processos
que os criam são extremamente raros. Como resultado, os grávitons seriam
criados em taxas muito mais baixas do que outras partículas.
As primeiras estrelas e
galáxias foram formadas nas primeiras centenas de milhões de anos após o Big
Bang, mostrado aqui nesta ilustração da evolução do Universo.(Crédito da imagem: Harikane et al., NASA, EST e P. Oesch/Yale)
Mas a equipe descobriu que
no picosegundo (trilionésimo de segundo) após o Big Bang , mais desses
grávitons teriam sido criados do que as teorias anteriores sugeriam. Esse
aprimoramento foi suficiente para que grávitons massivos explicassem
completamente a quantidade de matéria escura que detectamos no universo, segundo
o estudo.
"O aprimoramento foi um choque", disse
Cacciapaglia. “Tivemos que realizar muitas verificações para garantir que
o resultado estivesse correto, pois resulta em uma mudança de paradigma na
maneira como consideramos grávitons massivos como potenciais candidatos à
matéria escura”.
Como os gravitons massivos se formam abaixo da escala de energia
do bóson de Higgs, eles são livres de incertezas relacionadas a escalas de
energia mais altas, que a física de partículas atual não descreve muito bem.
A teoria da equipe conecta
a física estudada em aceleradores de partículas, como o Grande Colisor de Hádrons , com a física da
gravidade. Isso significa que poderosos aceleradores de partículas, como o
Future Circular Collider do CERN, que deve começar a operar em 2035, podem
procurar evidências dessas potenciais partículas de matéria escura.
"Provavelmente a melhor chance que temos é em futuros
colisores de partículas de alta precisão", disse
Cacciapaglia. "Isso é algo que estamos investigando
atualmente".
Originalmente publicado no Live
Science.
Fonte: Live Science / Por publicado
https://www.livescience.com/dark-matter-particles-from-extra-dimensions
Obrigado pela sua visita e volte sempre!
Hélio R.M.Cabral (Economista, Escritor e
Divulgador de conteúdos da Astronomia, Astrofísica, Astrobiologia e
Climatologia).Participou do curso (EAD) de Astrofísica, concluído em 2020, pela
Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC).
Autor do livro: “Conhecendo
o Sol e outras Estrelas”.
Acompanha e
divulga os conteúdos científicos da NASA (National Aeronautics and Space
Administration), ESA (European Space Agency) e outras organizações científicas
e tecnológicas.
Participa do
projeto S`Cool Ground Observation (Observações de Nuvens) que é integrado ao
Projeto CERES (Clouds and Earth´s Radiant Energy System) administrado pela
NASA. A partir de 2019, tornou-se membro da Sociedade Astronômica Brasileira
(SAB), como astrônomo amador.
Participa também
do projeto The Globe Program / NASA Globe Cloud, um Programa de Ciência e
Educação Worldwide, que também tem o objetivo de monitorar o Clima em toda a
Terra. Este projeto é patrocinado pela NASA e National Science Fundation (NSF),
e apoiado pela National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) e U.S
Department of State.
e-mail: heliocabral@coseno.com.br
Page: http://pesqciencias.blogspot.com.br
Page: http://livroseducacionais.blogspot.com.br
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