Una nuova teoria suggerisce che la materia oscura potrebbe essere un ulteriore rifugiato cosmico

materia oscurala materia sfuggente che costituisce la maggior parte della massa dell’universo, può essere costituita da particelle massicce chiamate gravitoni che sono nate per la prima volta nel primo istante successivo la grande esplosione.

Una nuova teoria suggerisce che queste particelle virtuali potrebbero essere rifugiati cosmici da dimensioni extra.

I calcoli dei ricercatori indicano che queste particelle avrebbero potuto essere create nelle giuste quantità da spiegare materia oscurache possono essere “visti” solo dalla loro gravità sulla materia ordinaria.

I gravitoni massicci sono stati prodotti dalle collisioni di particelle ordinarie nell’universo primordiale.

Si ritiene che questo processo sia troppo raro perché i gravitoni massicci siano candidati alla materia oscura”, ha detto a WordsSideKick.com il coautore dello studio Giacomo Cacciaglia, fisico dell’Università di Lione in Francia.

Ma in un nuovo studio pubblicato a febbraio sulla rivista Lettere di revisione fisicaCacciapaglia, insieme ai fisici della Korea University Haiying Cai e Seung J. Lee, ha scoperto che un numero sufficiente di questi gravitoni è stato sintetizzato nell’universo primordiale per spiegare tutta la materia oscura che attualmente scopriamo nell’universo.

Lo studio ha scoperto che i gravitoni, se presenti, avrebbero una massa inferiore a 1 megaelettronvolt (MeV), quindi non più del doppio della massa di un elettrone.

Questo livello di massa è molto più basso della scala alla quale bosone di Higgs Genera massa di materia ordinaria, che è essenziale affinché il modello ne produca una quantità sufficiente per spiegare tutta la materia oscura nell’universo. (Per confronto, la particella più leggera conosciuta è neutrinopesa meno di 2 MeV, mentre il protone pesa circa 940 MeV, secondo Istituto nazionale di standard e tecnologia.)

Il team ha trovato questi ipotetici gravitoni durante la ricerca di prove di dimensioni extra, che alcuni fisici sospettano esistano insieme alle tre dimensioni dello spazio osservate e alla quarta. il tempo.

In teoria di squadra, quando gravità Si diffonde attraverso dimensioni aggiuntive ed è incarnato nel nostro universo come enormi gravitoni.

Ma queste particelle interagiranno debolmente con la materia ordinaria e solo per la forza di gravità.

Questa descrizione è stranamente simile a ciò che sappiamo della materia oscura, che non interagisce con la luce ma ha un effetto gravitazionale che si sente ovunque nell’universo. Questo effetto gravitazionale, ad esempio, è ciò che impedisce alle galassie di volare via.

“Il principale vantaggio dei gravitoni massicci come particelle di materia oscura è che interagiscono solo attraverso la gravità e quindi possono sfuggire ai tentativi di rilevare la loro presenza”, ha detto Kacchiapalia.

Al contrario, altri candidati alla materia oscura hanno proposto, come l’interazione di particelle massicce deboli, assoni e neutrini Possono anche essere percepiti attraverso le loro interazioni molto sottili con altre forze e domini.

Il fatto che i gravitoni massicci interagiscano a malapena attraverso la gravità con altre particelle e forze nell’universo offre un altro vantaggio.

“A causa delle loro interazioni molto deboli, decadono così lentamente da rimanere stabili per tutta la vita dell’universo. Per lo stesso motivo, vengono prodotti lentamente durante l’espansione dell’universo e si accumulano lì fino ad oggi”, ha detto Cacciapaglia.

In passato, i fisici pensavano che i gravitoni fossero una probabile materia oscura candidata perché i processi che li producono sono così rari. Di conseguenza, i gravitoni verranno generati a velocità molto inferiori rispetto ad altre particelle.

Ma il team lo ha scoperto in picosecondi (trilionesimi di secondo) dopo la grande esplosioneTuttavia, potrebbero essere stati creati più di questi gravitoni rispetto a quanto suggerito dalle teorie precedenti.

Lo studio ha scoperto che questa spinta era sufficiente per i gravitoni massicci per spiegare esattamente quanta materia oscura troviamo nell’universo.

“Il rinforzo è stato uno shock”, ha detto Kachiapalia. “Abbiamo dovuto eseguire molti test per assicurarci che il risultato fosse corretto, poiché si traduce in un cambio di paradigma nel modo in cui consideriamo i gravitoni massicci come potenziali candidati per la materia oscura”.

Perché i gravitoni massicci si formano sotto la scala energetica in bosone di Higgsliberato dall’incertezza relativa alle scale energetiche più elevate, che l’attuale fisica delle particelle non descrive bene.

La teoria del team collega la fisica studiata negli acceleratori di particelle come Large Hadron Collider Con la fisica della gravità.

Ciò significa che potenti acceleratori di particelle come il Future Circular Collider del CERN, che dovrebbe iniziare a funzionare nel 2035, potrebbero cercare prove di potenziali particelle di materia oscura.

“Probabilmente il nostro colpo migliore è il collisore di particelle ad alta risoluzione del futuro”, ha detto Kacchiapalia. “Questo è qualcosa su cui stiamo attualmente indagando”.

Questo articolo è stato originariamente pubblicato da Scienza dal vivo. Leggi il L’articolo originale è qui.