(Phys.org) —Actualmente, uno de los candidatos más fuertes para la materia oscura son las partículas masivas que interactúan débilmente, o WIMPS, aunque hasta el momento esta hipotética partícula aún no ha sido detectada directamente. Ahora en un nuevo estudio, Los físicos han propuesto que la materia oscura no es un WIMP, y además, no es ninguna partícula que se conozca o se teorice hasta ahora que exista.

En lugar de, los físicos argumentan que la materia oscura está hecha de partículas de uno de los muchos "sectores ocultos" que se cree que existen fuera del "sector visible" que abarca todo nuestro mundo visible. El equipo de investigadores, Bobby Acharya, Sebastián Ellis, Gordon Kane, Brent Nelson, y Malcolm Perry, de instituciones en el Reino Unido, Italia, y los Estados Unidos, ha publicado su estudio en un número reciente de Cartas de revisión física.

Los sectores ocultos se denominan así porque las partículas en estos sectores no sienten las fuerzas fuertes y electrodébiles como las del sector visible. lo que reduce enormemente su interacción con el sector visible. Por lo tanto, las partículas de sectores ocultos podrían estar a nuestro alrededor; simplemente, actualmente no tenemos forma de detectarlas.

En el escenario propuesto, La materia oscura consiste en partículas en el sector oculto que se comunican a través de un portal desde el sector oculto al sector visible, y de esta manera ejercer los efectos gravitacionales que los científicos han observado durante mucho tiempo.

Si bien tal idea puede parecer descabellada, Los sectores y portales ocultos han sido durante mucho tiempo componentes de la teoría de cuerdas y la teoría M, dos teorías que buscan explicar la física de partículas en su nivel más fundamental.

El principal apoyo a la nueva afirmación se reduce a una cuestión de estabilidad. En general, las partículas más pesadas se descomponen en partículas más ligeras. Partículas tan ligeras siendo más estable, son candidatos mucho más probables para la materia oscura. Aquí es de donde proviene el soporte de larga data para WIMP, dado que los WIMP son la partícula supersimétrica más ligera, y por lo tanto, hasta ahora, considerado estable.

Sin embargo, dado que se cree que existen aproximadamente 100 sectores ocultos, pero solo un sector visible, los científicos argumentan en el nuevo estudio que algún sector oculto probablemente contiene una partícula que es incluso más liviana que los WIMP.

Los científicos muestran que los WIMP teóricamente podrían descomponerse en una o más partículas de sector oculto más ligeras, que a su vez podría descomponerse en partículas de sectores ocultos aún más ligeras. Entonces, la partícula supersimétrica más ligera en el sector visible no sería lo suficientemente estable como para ser materia oscura. En lugar de, de acuerdo con este argumento, alguna partícula del sector oculto actualmente desconocida sería un candidato de materia oscura mucho más probable.

"El mayor significado de nuestro trabajo es que obliga a los teóricos a repensar el paradigma de lo que se llama materia oscura WIMP, "Ellis, un físico de la Universidad de Michigan, dicho Phys.org . "Los WIMP han sido los candidatos más populares para lo que constituye la materia oscura durante más de 30 años. Un WIMP es una partícula un poco como el Higgs o el bosón Z que son eléctricamente neutrales, partículas pesadas que participan en las interacciones nucleares débiles, pero a diferencia del bosón de Higgs o Z, La materia oscura de WIMP sería estable a escalas cosmológicas. La materia oscura de WIMP se ha discutido con mayor frecuencia en el contexto de la supersimetría (SUSY).

"Durante 30 años, los teóricos han pensado que en los modelos SUSY, la partícula SUSY más ligera era una buena candidata a materia oscura debido a su estabilidad. Sin embargo, en nuestro artículo argumentamos que si se toma el modelo estándar de la física de partículas como residiendo en un mayor, marco de la teoría de cuerdas / M, entonces los WIMP supersimétricos probablemente no sean un buen candidato a materia oscura, porque mostramos que suelen ser inestables.

"El panorama de las cuerdas abarca una gran cantidad de posibles teorías de baja energía. Sin embargo, Descubrimos que casi todo el paisaje exhibiría esta característica de inestabilidad WIMP. Tal conclusión significa que si vamos a pensar seriamente en incrustar nuestro universo visible en una teoría de cuerdas, tenemos que considerar seriamente la posibilidad natural de que la materia oscura resida en un sector oculto, o nos vemos obligados a entrar en un rincón muy atípico del paisaje de cuerdas ".

Si la materia oscura resulta ser una partícula de sector oculta, explicaría por qué los WIMP han sido tan difíciles de detectar en colisionadores de partículas. Para detectar un WIMP, los científicos tendrán que modificar su búsqueda y buscar en diferentes lugares.

"Si la materia oscura proviene de un sector oculto, plantea un problema grave de cómo detectarlo, que no sea a través de sus interacciones gravitacionales, "Ellis dijo." La teoría de cuerdas / M puede proporcionar los llamados 'portales' que conectan estos sectores ocultos con nuestro sector visible, potencialmente conduciendo a un medio de búsqueda de materia oscura del sector oculto. También, si se 'prueba' experimentalmente que la materia oscura está en un sector oculto, encajaría de forma muy natural con los modelos típicos del universo que surgen en la teoría de cuerdas y M ".

En el futuro, los científicos planean investigar más a fondo la firma exacta de un WIMP que se descompone en una partícula de sector oculto, que guiaría experimentos futuros.

"Actualmente estamos finalizando un documento de seguimiento en el que consideramos construcciones típicas de sectores ocultos de cuerdas / teoría M que podrían ofrecer buenos candidatos para la materia oscura, "Dijo Ellis." Lo más importante, encontramos que existen tales candidatos. La firma típica de tales construcciones es que cuando las partículas SUSY se producen en un colisionador, el WIMP se descompondrá rápidamente en el sector oculto y otras partículas visibles. Por lo tanto, uno esperaría la típica firma de colisionador para SUSY, es decir, falta de energía, pero acompañado de más partículas que en un típico evento SUSY ".