Los portales mezclan o conectan las partículas del sector oscuro con las partículas del modelo estándar. A través de los portales es posible explorar las partículas del sector oscuro utilizando las partículas del Modelo Estándar. Los portales juegan un papel básico y crítico en el estudio de las partículas del sector oscuro tanto teórica como experimentalmente. Crédito:IBS
Había una vez, el Universo era solo una sopa caliente de partículas. En esos días, junto con partículas visibles, podrían haberse formado otras partículas ocultas u oscuras para nosotros. Miles de millones de años después, los científicos catalogaron 17 tipos de partículas visibles, siendo el más reciente el bosón de Higgs, creando el 'Modelo Estándar'. Sin embargo, todavía están luchando por detectar las partículas ocultas, los que constituyen el sector oscuro del Universo.
Científicos del Centro de Física Teórica del Universo, dentro del Instituto de Ciencias Básicas (IBS) han propuesto un portal hipotético que conecta dos posibles partículas del sector oscuro; su investigación podría abrir una nueva perspectiva sobre la turbia comprensión del sector oscuro. Publicado en Cartas de revisión física , este estudio tiene implicaciones en cosmología y física de astropartículas.
Los físicos tienen muchas ideas sobre cómo se verían estas partículas del sector oscuro. Un candidato es el axión, que es una partícula muy ligera que puede resolver algunos problemas teóricos del Modelo Estándar. Otro candidato es el fotón oscuro:una partícula muy ligera que comparte algunas propiedades con una de las partículas del modelo estándar, ese es el fotón, el constituyente de la luz visible. Sin embargo, mientras que los fotones se acoplan a la carga electromagnética, los fotones oscuros se acoplan a la llamada carga oscura, que podría ser transportado por otras partículas del sector oscuro.
Los físicos creen que el sector oscuro se comunica con el modelo estándar, a través de portales. Por ejemplo, un portal de vectores permitiría la mezcla entre fotones y fotones oscuros. Y, un portal de axiones conecta axiones y fotones. Solo hay varios portales posibles que los físicos han identificado, y cada portal es una herramienta importante en estudios teóricos y experimentales en la búsqueda de partículas del sector oscuro. Un equipo de científicos del SII, hipotetizaron la existencia de un nuevo portal al que llamaron "portal de axiones oscuros" que conecta fotones y axiones oscuros.
El nuevo quark pesado es un componente esencial de muchos modelos de axion. Si esta partícula tiene cargas electromagnéticas y oscuras, un axión puede interactuar con el fotón y el fotón oscuro simultáneamente a través del quark pesado. Mientras que la búsqueda actual de materia oscura de axiones se basa en el acoplamiento axión-fotón-fotón, el nuevo acoplamiento axión-fotón-fotón oscuro puede proporcionar nuevos esquemas de búsqueda de materia oscura. Crédito:IBS
La idea central del portal del axión oscuro se basa en la observación de que los nuevos quarks pesados también pueden tener una carga oscura que se acopla al fotón oscuro. A través de los quarks pesados axion, fotón, y los fotones oscuros pueden interactuar entre sí.
Los científicos del IBS imaginan que el portal del axión oscuro podría aportar ideas para nuevos experimentos. Hasta aquí, la búsqueda de axiones se ha realizado utilizando solo el portal de axiones, que conecta el axión a un par de fotones (acoplamiento axión-fotón-fotón). Similar, la búsqueda de fotones oscuros se ha realizado utilizando un portal diferente, es decir, un portal de vectores, lo que permite una pequeña mezcla entre el fotón oscuro y el fotón. El portal del axión oscuro podría vincular los dos:"El portal del axión oscuro sugiere la primera conexión significativa entre las dos físicas, que se han estudiado por separado:conecta los puntos. Esto permitirá la reinterpretación de los datos anteriores, y potencialmente hacer un gran avance en las búsquedas de axiones y fotones oscuros, "explica LEE Hye-Sung, autor correspondiente del artículo.
