A chave para desvendar o mistério da matéria escura?

Uma equipa global de cientistas aprofundou-se na compreensão da natureza complexa da matéria escura, que constitui 84% do conteúdo de matéria do Universo. O seu foco estava no “fóton escuro”, uma partícula teórica que poderia preencher a lacuna entre o indescritível setor escuro e a matéria comum.

Novos insights sobre a matéria escura surgem à medida que os pesquisadores exploram o “escuro”. Fóton“Uma hipótese que desafia a hipótese do modelo padrão.

Uma equipa de investigadores internacionais, liderada por especialistas da Universidade de Adelaide, descobriu mais pistas na busca por conhecimentos sobre a natureza da matéria escura.

“A matéria escura representa 84% da matéria do universo, mas sabemos muito pouco sobre ela”, disse o professor Anthony Thomas, professor sênior de física na Universidade de Adelaide.

“A existência da matéria escura foi firmemente estabelecida através das suas interações gravitacionais, mas a sua natureza precisa ainda nos escapa, apesar dos esforços incansáveis ​​dos físicos de todo o mundo.”

“A chave para entender este mistério pode estar no fóton escuro, uma partícula teórica massiva que pode servir como uma porta de entrada entre o setor escuro das partículas e a matéria comum.”

O fóton escuro e sua importância

A matéria comum, que constitui a nós e ao nosso mundo físico, é muito menos abundante do que a matéria escura: há cinco vezes mais matéria escura do que matéria comum. Descobrir mais sobre a matéria escura é um dos maiores desafios enfrentados pelos físicos em todo o mundo.

O fóton escuro é uma hipotética partícula de setor oculto, proposta como portadora de força semelhante ao fóton eletromagnético, mas provavelmente relacionada à matéria escura. Testar as teorias existentes sobre a matéria escura é uma abordagem adoptada por cientistas como o Professor Thomas, juntamente com os colegas Professor Martin White, Dr. Shuangong Wang e Nicholas Hunt-Smith, que são membros do Centro de Excelência do Australian Research Council (ARC). A equipe de física de partículas está buscando mais evidências sobre essa substância indescritível, mas muito importante.

Insights de colisões de partículas

“Em nosso último estudo, investigamos os efeitos potenciais que um fóton escuro poderia ter em toda a gama de resultados experimentais gerados pelo processo de espalhamento inelástico profundo”, disse o professor Thomas.

A análise dos subprodutos de colisões de partículas aceleradas a energias extremamente altas dá aos cientistas uma boa pista sobre a estrutura do mundo subatômico e as leis da natureza que o governam.

Na física de partículas, espalhamento inelástico profundo é o nome dado a um processo usado para sondar o interior de hádrons (particularmente bárions, como prótons e nêutrons), usando elétrons, múons e neutrinos.

“Aproveitamos a estrutura de análise global de última geração do Jefferson Lab Angular Momentum (JAM), modificando a teoria fundamental para permitir a possibilidade de um fóton escuro”, disse o professor Thomas.

“Nosso trabalho mostra que a hipótese do fóton escuro é preferível à hipótese do Modelo Padrão de 6,5 sigma, o que constitui evidência para a detecção de partículas.”

A equipe, que inclui cientistas da Universidade de Adelaide e colegas do Laboratório Jefferson, na Virgínia, EUA, publicou suas descobertas na revista Jornal de Física de Altas Energias.

Referência: “Global QCD Analysis and Dark Photons” por N. T. Hunt-Smith e W. Melnitchouk e N. Sato, AW Thomas, XG Wang e MJ White em nome da colaboração Jefferson Lab Angular Momentum (JAM), 15 de setembro de 2023, Jornal de Física de Altas Energias.
doi: 10.1007/JHEP09(2023)096