(Phys.org) —Hoy en día no hay tanta materia oscura como solía haber. Según uno de los modelos más populares de materia oscura, el universo contenía mucha más materia oscura al principio, cuando la temperatura era más alta. Mientras el universo se enfriaba la materia oscura aniquilada, al menos hasta un punto en que se alcanzó el equilibrio térmico y cesaron las aniquilaciones, dando como resultado que el número de partículas de materia oscura en el universo se "congele" y se mantenga aproximadamente constante.

Aunque este escenario, llamado "el escenario de partículas masivas de interacción débil" (WIMP), se ha investigado extensamente, todavía no está claro si la materia oscura es realmente un WIMP.

En un nuevo estudio publicado en Cartas de revisión física , Los físicos de Cornell Jeff Asaf Dror, Eric Kuflik, y Wee Hao Ng han propuesto un nuevo mecanismo para la congelación de la materia oscura en el que no hay una, sino muchas partículas del sector oscuro que se descomponen conjuntamente para producir la densidad de materia oscura observada. Una o más de estas partículas son candidatas potenciales a la materia oscura.

"Por mucho tiempo, la partícula masiva de interacción débil (WIMP) ha sido el paradigma para explicar la naturaleza de las partículas de la materia oscura, "Kuflik dijo a Phys.org." La mayoría de los experimentos para descubrir la materia oscura fueron diseñados para encontrar algo que se parece a un WIMP. La motivación de nuestro trabajo fue tratar de encontrar otras explicaciones para la naturaleza de la materia oscura que se buscarían experimentalmente de una manera cualitativamente diferente a la del WIMP.

"La materia oscura en descomposición conjunta proporciona un nuevo mecanismo para que la materia oscura se congele y obtenga su abundancia reliquia observada. Aquí la materia oscura puede congelarse temprano en el universo y obtener la abundancia correcta que observamos hoy. Sus propiedades sugieren que los experimentos actuales no ser sensible a este tipo de materia oscura, pero puede llevar a otros firmas experimentales únicas. Es más, el mecanismo es bastante general y se realizará en muchas extensiones del modelo estándar de física de partículas ".

Como explican los físicos, una de las mayores diferencias entre el nuevo mecanismo y los anteriores es que, en el nuevo mecanismo, el sector oscuro se desacopla del modelo estándar desde el principio, lo que hace que los dos sectores se desequilibren. Esta modificación cambia la tasa de caída al retrasar el punto de inicio de la caída, lo que hace que la congelación comience en momentos posteriores. En última instancia, esto conduce a una menor densidad de materia oscura.

Si la densidad de materia oscura es menor como se predice aquí, luego, para igualar la abundancia de materia oscura observada, la tasa de aniquilación debe ser mayor que en los mecanismos anteriores. La mayor tasa de aniquilación podría detectarse mediante futuros experimentos de detección indirecta, que podría distinguir entre los dos escenarios.

"Los experimentos de detección indirecta de materia oscura son experimentos que buscan los subproductos de la materia oscura que se aniquilan o se descomponen en el espacio, "Dror explicó." Los experimentos apuntan telescopios o satélites en regiones donde se espera una gran cantidad de partículas de materia oscura (por ejemplo, el centro de las galaxias). A menudo, los subproductos son fotones (los cuantos de luz) que pueden detectarse cerca de la Tierra. A diferencia de, Los experimentos de detección directa corresponden a esperar a que las partículas de materia oscura colisionen con las partículas en los detectores de la Tierra. La principal ventaja de la detección indirecta sobre los métodos de detección directa es que, si bien este último supone que la materia oscura colisionará con frecuencia con los experimentos de laboratorio, el primero no lo hace. En efecto, este no tiene por qué ser el caso:la materia oscura en descomposición conjunta es un excelente ejemplo en el que las señales de detección directa son pequeñas, mientras que las señales de detección indirecta son prominentes ".

Los investigadores planean explorar estas posibilidades en el futuro, y también investigar más a fondo las propiedades de las partículas de materia oscura y cómo este tipo de materia oscura podría encajar en un marco más amplio.

"Estamos investigando varios efectos novedosos que puede tener esa materia oscura, ", Dijo Ng." Algunos de estos todavía están en progreso, por lo que aún no estamos listos para discutir los resultados. Un ejemplo de un efecto que estamos explorando son las partículas que se producen en el LHC, atravesar una gran distancia en el detector, y luego decaer en la materia oscura.

"También estamos estudiando las realizaciones explícitas de partículas de materia oscura en descomposición conjunta. La materia oscura en descomposición conjunta es un marco para producir la abundancia correcta, y se están explorando nuevos modelos de física de partículas que dan cuenta del marco ".

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