Nueva teoría sobre el origen de la materia oscura

Un estudio reciente de la Universidad de Melbourne propone una nueva teoría sobre el origen de la materia oscura, que ayudará en la búsqueda de la misteriosa materia nueva.

Si bien partes del trabajo se completaron a mano, lo que fue posible gracias a una serie de aproximaciones simplificadoras, los resultados del estudio se validaron mediante sofisticados cálculos computacionales. Imagen: Michael Baker

El trabajo ha sido publicado en Physical Review Letters y describe cómo la expansión de las burbujas en el universo temprano puede ser la clave para comprender la materia oscura.


"Nuestro mecanismo propuesto sugiere que la abundancia de materia oscura puede haber sido determinada en una transición de fase cosmológica", dijo el Dr. Michael Baker, investigador postdoctoral en la Universidad de Melbourne y uno de los autores.


“Se espera que estas transiciones de fase hayan tenido lugar en el universo temprano y pueden ser similares a las burbujas de gas que se forman en el agua hirviendo. Demostramos que es natural esperar que a las partículas de materia oscura les resulte muy difícil entrar en estas burbujas, lo que da una nueva explicación de la cantidad de materia oscura observada en el universo".


Aunque muchos experimentos han buscado partículas de materia oscura, ninguno ha tenido éxito todavía. La mayoría de los experimentos han buscado principalmente partículas masivas de interacción débil, que ha sido el candidato favorito de materia oscura durante décadas. Sin embargo, estos experimentos aún no han visto nada, lo que realmente motiva a los teóricos a pensar fuera de la caja.


"Sabemos que la materia oscura está ahí fuera, pero no sabemos mucho más", dijo el Dr. Baker. "Si es una partícula nueva, entonces hay una buena posibilidad de que podamos detectarla en un laboratorio algunas propiedades, como su masa e interacciones, y aprender algo nuevo y profundo sobre el universo ".


La investigación, que se realizó en colaboración con el profesor asistente Andrew Long de la Universidad Rice, Texas, y el profesor Joachim Kopp del CERN y la Universidad de Mainz, señala el camino para nuevas estrategias experimentales para la búsqueda de materia oscura.


"Un aspecto interesante de la idea es que funciona para partículas de materia oscura que son mucho más pesadas que la mayoría de los otros candidatos, como las famosas 'Partículas masivas de interacción débil', en las que se centraron la mayoría de las búsquedas experimentales en el pasado", dijo el profesor Kopp. “Nuestro trabajo, por tanto, motiva la extensión de las búsquedas de materia oscura hacia masas más pesadas”.


Los hallazgos podrían ser especialmente importantes para el futuro de las búsquedas experimentales de materia oscura en Australia.


El Laboratorio de Física Subterráneo de Stawell, que se encuentra actualmente en construcción en la región de Victoria, a un kilómetro bajo tierra en una mina de oro en desuso, será el primer laboratorio subterráneo de física de partículas en el Hemisferio Sur, y albergará varios experimentos de búsqueda de materia oscura en los últimos años. venir.


Las nuevas propuestas teóricas ayudarán a impulsar experimentos de diseño que puedan probar la gama más amplia de candidatos a materia oscura, dando a los científicos la mejor oportunidad de descubrir el misterio de la materia oscura.




 

Mas información: Michael J. Baker et al. Filtered Dark Matter at a First Order Phase Transition, Physical Review Letters (2020). DOI: 10.1103/PhysRevLett.125.151102

 

Nota original: University of Melbourne

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