{"id":6983,"date":"2014-11-05T20:00:19","date_gmt":"2014-11-05T23:00:19","guid":{"rendered":"http:\/\/scienceblogs.com.br\/hypercubic\/?p=6983"},"modified":"2014-11-05T20:00:19","modified_gmt":"2014-11-05T23:00:19","slug":"macro-escura-e-massiva","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.blogs.unicamp.br\/hypercubic\/2014\/11\/macro-escura-e-massiva\/","title":{"rendered":"Macro, escura e massiva"},"content":{"rendered":"
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Uma gal\u00e1xia-an\u00e3 em forma\u00e7\u00e3o, h\u00e1 cerca de 7 bilh\u00f5es de anos. Estrelas em amarelado, g\u00e1s em ciano e mat\u00e9ria escura em tons avermelhados. [imagem: Bourke e Duffy\/International Centre for Radio Astronomy Research, via scienceillustrated.com.au]<\/figcaption><\/figure>\n

Ela est\u00e1 por toda parte, permeando o universo. Mas n\u00e3o a enxergamos, n\u00e3o podemos toc\u00e1-la e assim n\u00e3o sabemos do que \u00e9 feita. Dos efeitos sabemos: ela comp\u00f5e aproximadamente 27% do Cosmos (a mat\u00e9ria ordin\u00e1ria s\u00f3 ocupa 5%), mant\u00e9m as gal\u00e1xias coesas e n\u00e3o interage com a luz. Por isso, e na falta de nome melhor, a chamamos de Mat\u00e9ria Escura.<\/p>\n

H\u00e1 tr\u00eas d\u00e9cadas, os melhores f\u00edsicos do mundo tem quebrado a cabe\u00e7a para entend\u00ea-la. Constru\u00edmos aceleradores de part\u00edculas cada vez maiores para buscar part\u00edculas cada vez menores. Ser\u00e1 que esse foi o caminho certo? Quem levanta a pergunta s\u00e3o dois jovens f\u00edsicos te\u00f3ricos e professores de F\u00edsica de uma universidade da \u00c1frica do Sul.<\/p>\n

Atualmente, dois modelos te\u00f3ricos buscam explicar a Mat\u00e9ria Escura, ambos baseados na intera\u00e7\u00e3o fraca: WIMPS e \u00e1xions. WIMPS (weakly interacting massive particles) s\u00e3o, como o pr\u00f3prio nome indica, part\u00edculas subat\u00f4micas massivas mas de intera\u00e7\u00e3o fraca (caso do neutralino). Os \u00e1xions seriam part\u00edculas tamb\u00e9m de fraca intera\u00e7\u00e3o, mas de massa ainda menor. Ou, em termos simples: pelo modelo WIMPS a mat\u00e9ria escura seria feita de part\u00edculas gordas; na hipotese dos \u00e1xions, as part\u00edculas escuras seriam magrelas.<\/p>\n

Magrelas ou n\u00e3o, ambos os modelos dependem de part\u00edculas subat\u00f4micas muito ex\u00f3ticas, que ainda n\u00e3o foram observadas em aceleradores de part\u00edculas nem encontradas em laborat\u00f3rios subterr\u00e2neos, ambos cada vez maiores. Ser\u00e1 que n\u00e3o estamos vasculhando o canto errado do Cosmos? Glenn D. Starkman e David M. Jacobs acham que sim.<\/p>\n

Em paper<\/em> publicado em 13 de outubro no reposit\u00f3rio on-line<\/em> arxiv.org<\/strong>, eles sugerem que a Mat\u00e9ria Escura n\u00e3o seria assim t\u00e3o ex\u00f3tica \u2014 seria feita de objetos macrosc\u00f3picos, do tamanho de uma pepita de ouro a aster\u00f3ides, mas densos como uma estrela de n\u00eautrons ou o n\u00facleo at\u00f4mico. Rec\u00e9m-eleito fellow<\/em> do Astrophysics, Cosmology and Gravity Centre da University of Cape Town, Jacobs concluiu em maio seu PhD. em F\u00edsica na Case Western Reserve University (CWRU), onde leciona F\u00edsica com o Prof. Starkman.<\/p>\n

Os dois te\u00f3ricos sul-africanos chamam seu modelo de Macro e consideram-no melhor porque pode potencialmente ser explicado a partir de arranjos de part\u00edculas do Modelo Padr\u00e3o da F\u00edsica de Part\u00edculas \u2014 ao contr\u00e1rio de WIMPS e \u00e1xions, que devem exigir uma nova F\u00edsica para explicar a Mat\u00e9ria Escura. Jacobs e Starkman afirmam que sua teoria pode ser posta \u00e0 prova em observa\u00e7\u00f5es em determinados intervalos.<\/p>\n

Eles admitem que WIMPS e \u00e1xions s\u00e3o bons candidatos a Mat\u00e9ria Escura, mas n\u00e3o veem raz\u00e3o para deixar de procurar explica\u00e7\u00f5es no macro, no outro extremo do Cosmos. \u201cA comunidade meio que abandonou a ideia de que a mat\u00e9ria escura poderia ser feita de alguma coisa mais ou menos normal no fim dos anos 80\u201d, observou Starkman ao Phys.org<\/a><\/strong><\/em>. \u201cN\u00f3s perguntamos: ser\u00e1 que isso foi totalmente correto? Como sabemos que n\u00e3o \u00e9 material ordin\u00e1rio, material que poderia ser formado de quarks e el\u00e9trons?\u201d<\/p>\n

V\u00e1rios foram os candidatos eliminados na busca pelo constituinte da Mat\u00e9ria Escura: subestrelas ou Jupiteres falidos, an\u00e3s brancas, estrelas de n\u00eautrons, buracos-negros estelares, buracos-negros nos centros das gal\u00e1xias e neutrinos supermassivos. Esses objetos s\u00e3o conhecidos como MACHOS (Massive Compact Halo Objects). Os cientistas s\u00f3 se voltaram para as part\u00edculas pequenas e ex\u00f3ticas por pura elimina\u00e7\u00e3o.<\/p>\n

Starkman afirma que pode ter sido um equ\u00edvoco precipitado saltar para o exotismo subnuclear. A mat\u00e9ria com caracter\u00edsticas intermedi\u00e1rias entre o comum e o ex\u00f3tico \u2014 coisas aparentadas com estrelas de n\u00eautrons ou grandes n\u00facleos de part\u00edculas \u2014 foi simplesmente deixada de lado. \u201cN\u00f3s dizemos que s\u00e3o aparentadas [com a mat\u00e9ria comum] porque provavelmente elas t\u00eam uma mistura consider\u00e1vel de quarks<\/em> estranhos, que s\u00e3o feitos em aceleradores e ordinariamente t\u00eam vidas extremamente curtas\u201d, disse Starkman. Ele ressalta que embora sejam altamente inst\u00e1veis, quarks<\/em> estranhos podem, em certas condi\u00e7\u00f5es, ser como os n\u00eautrons. N\u00eautrons tamb\u00e9m s\u00e3o naturalmente inst\u00e1veis, mas no processo de fus\u00e3o que forma o H\u00e9lio, o n\u00eautron se estabiliza ao ser cercado de pr\u00f3tons [1].<\/p>\n

\u201cIsso abre a possibilidade de que mat\u00e9ria nuclear estranha e est\u00e1vel foi formada nos prim\u00f3rdios do universo e que a Mat\u00e9ria Escura nada mais \u00e9 do que fragmentos de mat\u00e9ria nuclear estranha ou outros estados arranjados de quarks ou b\u00e1rions, que s\u00e3o feitos de quarks<\/em>\u201d, conclui Starkman. Assim, com os Macros propostos por Starkman e Jacobs, a Mat\u00e9ria Escura se encaixaria no Modelo Padr\u00e3o.<\/p>\n

Pelos c\u00e1lculos de Starkman e Jacobs, os Macros teriam que ser formados de mat\u00e9ria comum e quarks<\/em> estranhos (ou b\u00e1rions) antes do decaimento dos quarks<\/em> estranhos (ou b\u00e1rions), a uma temperatura acima de 3,5 trilh\u00f5es de graus Celsius \u2014 mais ou menos a temperatura alcan\u00e7ada no n\u00facleo de uma supernova massiva. Os quarks<\/em> estranhos teriam que ser juntados com 90% de efici\u00eancia, o que deixaria apenas 10% de energia para formar os pr\u00f3tons e n\u00eautrons encontrados no universo atualmente. Onde a coisa pesa \u00e9 termos de massa, pois os f\u00edsicos sul-africanos apresentam os seguintes limites de densidade para a Mat\u00e9ria Escura:<\/p>\n

\"Macro<\/a>
Figura 2. Sum\u00e1rio das restri\u00e7\u00f5es do modelo-independente. Comparada \u00e0 Fig. 1, adicionamos em vermelho as restri\u00e7\u00f5es de femto- e micro-lensing tomadas de [36, 38, 40-43]. As linhas pretas e verdes correspondem aos objetos de densidade constante 1 g\/cm3 e 3,6×10^14 g\/cm3, respectivamente. Buracos-negros candidatos vi\u00e1veis est\u00e3o na linha magenta; objetos no interior da regi\u00e3o sombreada no canto inferior direito n\u00e3o devem existir j\u00e1 que simplesmente seriam buracos-negros.<\/figcaption><\/figure>\n

– um m\u00ednimo de 55 gramas\/cent\u00edmetros c\u00fabicos. Se a mat\u00e9ria escura fosse menor, j\u00e1 teria sido observada em detectores do Skylab ou em tra\u00e7os encontrados em folhas de mica.<\/p>\n

– um m\u00e1ximo de 10^24<\/sup> (um milh\u00e3o de bilh\u00e3o de bilh\u00e3o) de g\/cm\u00b3. Acima disso, os Macros seriam t\u00e3o grandes que curvariam a luz das estrelas, o que n\u00e3o se observa.<\/p>\n

– o intervalo entre 10^17<\/sup> e 10^20<\/sup> g\/cm\u00b3 devia ser desconsiderado. Nesse intervalo, a mat\u00e9ria escura produziria efeitos n\u00e3o observados em lentes gravitacionais, capazes de afetar cada f\u00f3ton de uma emiss\u00e3o de raio gama.<\/p>\n

Esses limites tamb\u00e9m explicariam porque a mat\u00e9ria escura ainda n\u00e3o foi encontrada na Terra. Se estiver na casa de 10^18<\/sup> g\/cm\u00b3, um Macro s\u00f3 acertaria a Terra a cada bilh\u00e3o de anos, aproximadamente. Se estiver entre 10^9<\/sup> g\/cm\u00b3 e 10^18<\/sup> g\/cm\u00b3, as colis\u00f5es seriam anuais, mas os tra\u00e7os seriam indistingu\u00edveis nos detectores subterr\u00e2neos de mat\u00e9ria escura. Abaixo disso, as colis\u00f5es seriam ainda mais frequentes, mas n\u00e3o deixariam rastro algum.<\/p>\n

De certa forma, ainda estamos no escuro em rela\u00e7\u00e3o \u00e0 Mat\u00e9ria Escura.<\/p>\n

_________________<\/p>\n

NOTA<\/strong><\/p>\n

[1] Outra possibilidade, talvez n\u00e3o citada no artigo de Starkman e Jacobs por (ainda) n\u00e3o ter sido confirmada no Modelo Padr\u00e3o seria a part\u00edcula Majorana. Rec\u00e9m-descoberta, essa part\u00edcula \u00e9 tamb\u00e9m sua anti-part\u00edcula e tem uma estabilidade neutra surpreendente. Mais sobre a Majorana, aqui<\/a>.<\/p>\n

Refer\u00eancia<\/strong><\/p>\n

JACOBS, David M. STARKMAN, Glenn D. Macro Dark Matter<\/strong>. arXiv.org<\/em> > astro-ph<\/em> > arXiv:1410.2236v2<\/a> [astro-ph.CO] (Submitted on 8 Oct 2014 (v1), last revised 13 Oct 2014 (this version, v2))<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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