Os cientistas negaram às partículas de matéria escura a oportunidade de serem superpesadas

A obtenção das primeiras evidências experimentais da existência do bóson de Higgs há cerca de dez anos permitiu dar um novo passo na compreensão da estrutura do Universo. O bóson de Higgs deixou de ser uma hipótese e, com base nisso, podemos continuar a construir o nosso conhecimento sobre o mundo que nos rodeia. Por exemplo, tente detectar uma hipotética partícula de matéria escura, para a qual o bóson de Higgs pode ser a única ponte entre a matéria visível e a invisível.

Uma representação artística da matéria escura. Fonte da imagem: Axel Mellinger, Universidade Central de Michigan

Assim, apareceu um artigo no site de pré-impressão arXiv que nega a possibilidade de hipotéticas partículas de matéria escura serem muito pesadas. Os cientistas provam razoavelmente a impossibilidade de tal desenvolvimento de eventos, contando com a recente descoberta do bóson de Higgs. Até que evidências sólidas de sua existência fossem obtidas, não havia sentido em pesquisas adicionais, mas agora esse caminho está aberto. Até agora, os cientistas têm procurado partículas de matéria escura na faixa de massa de 10–1000 GeV (gigaelétron-volts). Isso se encaixou na estrutura do Modelo Padrão de partículas elementares e colocou a partícula de matéria escura na mesma escala de massa dos quarks top e dos bósons W, as partículas elementares mais pesadas conhecidas.

A descoberta do bóson de Higgs com uma massa de cerca de 125 GeV no Grande Colisor de Hádrons em 2012 tornou possível impor restrições fundamentais à massa de supostas partículas de matéria escura. A maioria dos modelos assume (e isso é consistente com o Modelo Padrão) que, no processo de interação com as partículas, o bóson de Higgs lhes dá massa e muda a sua própria. Isto significa que partículas demasiado pesadas de matéria escura teriam um efeito tão destrutivo sobre o bóson de Higgs que destruiria todas as nossas ideias estabelecidas sobre a estrutura do Universo.

Partículas superpesadas de matéria escura só poderiam ser toleradas se estivessem completamente isoladas da interação com o bóson de Higgs e, portanto, com a matéria visível, e também se houvesse algum mecanismo de interação exótico. Tudo isso nos faz rejeitar a busca por partículas superpesadas de matéria escura como improvável e direcionar a busca para candidatos leves, por exemplo, áxions.

A matéria escura tornou-se necessária para explicar os mistérios do Universo – a rotação acelerada das estrelas em torno dos centros das galáxias e o movimento das galáxias em aglomerados em torno de um centro de massa comum. É óbvio que algo inexplicável está acontecendo ao nosso redor do ponto de vista do conhecimento moderno sobre a estrutura do mundo. Os cientistas suspeitam que exista matéria no mundo que interage muito fracamente e raramente com matéria visível apenas pela gravidade. Faz com que a matéria comum se reúna mais rapidamente e influencia a evolução do Universo. A busca por candidatos pesados ​​para essa função não deu certo, então os cientistas agora estão se concentrando na busca por partículas leves.