Conheça as principais partículas hipotéticas candidatas a matéria escura

Nós aqui do Mega Curioso já falamos em diversas ocasiões a respeito da matéria da escura. Segundo explicamos, ela é incrivelmente difícil de se detectar por não absorver ou refletir a luz e, portanto, por ser invisível. Por outro lado, a sua existência é real, já que a força gravitacional que ela exerce e sua interação com a matéria comum do Universo podem ser medidas — e os astrônomos acreditam que mais de 25% do cosmos são compostos por ela.

Isso significa que, de acordo com Johar Ashfaque, um pesquisador da Universidade de Liverpool, na Inglaterra, quando olhamos para o espaço, mesmo quando fazemos isso através dos equipamentos mais sensíveis e poderosos de que dispomos, só conseguimos ver uma pequena fração do que existe por aí.

Segundo Johar, na verdade, para cada grama de átomos que existe no Universo, temos cinco vezes mais matéria escura — e, apesar de ela ser tão abundante, há décadas os cientistas tentam detectá-la. No entanto, embora a Ciência siga se esforçando para desvendar o mistério sobre o que, afinal, é a matéria escura, algumas partículas hipotéticas são consideradas fortes candidatas. Veja quais são elas a seguir:

1 – WIMPs

O nome WIMPs vem de Weakly Interacting Massive Particles (ou “Partículas Massivas que Interagem Fracamente” em tradução livre) e se refere a uma partícula hipotética que se comporta diferente da matéria como nós conhecemos. Modelos matemáticos apontaram que, se essa partícula existe, ela seria cinco vezes mais abundante do que a matéria comum — coincidindo com a quantidade de matéria escura presente no Universo.

Segundo Johar, a WIMPs interagiria com a matéria comum através de sua força eletromagnética, o que permitiria explicar o motivo de a matéria escura ser invisível. Conforme explicou, cerca de 10 mil dessas partículas atravessariam cada centímetro quadrado do nosso planeta por segundo e apenas interagiriam por meio da gravidade e exercendo uma pequena força.

Sendo assim, se algum dia os pesquisadores confirmarem a existência das WIMPs, suas características indicam que elas poderiam ser detectadas através de suas colisões — que afetariam as partículas carregadas aqui no nosso planeta, fazendo com que elas produzissem luz.

2 – Áxions

De acordo com Johar, os áxions seriam partículas hipotéticas que se movem lentamente, possuem pouca massa, não contam com carga e apenas interagem fracamente com a matéria comum — o que significa que elas não seriam muito fáceis de se detectar.

No entanto, os físicos acreditam que, se sua existência for confirmada, os áxions com uma massa específica poderiam explicar a natureza invisível da matéria escura, pois, se eles fossem um tiquinho mais leves ou mais pesados, nós poderíamos detectá-los. Além disso, se essas partículas existirem mesmo, elas seriam capazes de se degradar em pares de fótons, e os físicos poderiam focar sua busca nesses pares de partículas de luz para confirmar sua presença.

3 – MACHO

Vai dizer que você não achou o nome “MACHO” divertido? Na verdade, ele é o acrônimo de Massive Compact Halo Object (ou “Objeto com Halo Compacto e Grande Massa” em tradução livre) e se refere a uma partícula hipotética que está entre as mais fortes candidatas a explicar a existência e a origem da matéria escura.

Conforme explicou Johar, assim como acontece com as anãs marrons e brancas e as estrelas de nêutrons, as MACHOs (fala sério... o nome é ótimo!) também seriam compostas por matéria comum. Entretanto, o que torna essas partículas invisíveis é o fato de elas emitirem pouquíssima ou quase nenhuma luz.

Uma forma de detectá-las seria através do monitoramento do brilho de estrelas distantes por meio de um fenômeno conhecido como “lente gravitacional”. Esse efeito é observado quando a luz emitida pelas estrelas desvia ao passar por objetos celestes massivos— como as galáxias, por exemplo — que desviam a luz de objetos que se situam atrás deles com relação aos observadores aqui na Terra.

Pois esse fenômeno visual pode fazer com que a luz emitida pelo objeto mais distante “entre em foco” graças à interferência do objeto mais próximo, intensificando o brilho do corpo que se encontra mais longe — o que permitiria aos pesquisadores estimar a quantidade de matéria escondida por ali.

A dificuldade é que o efeito depende da quantidade de matéria — comum e escura — que existe em uma galáxia, e Johar disse que os cientistas acham pouco provável que uma quantidade suficiente desses corpos escuros possa se acumular de forma a justificar a abundância de matéria escura que existe no Universo.

4 – Partícula de Kaluza-Klein

A teoria de Kaluza-Klein se baseia na existência de uma quinta dimensão invisível — além do tempo e das outras três dimensões do espaço, ou seja, altura, largura e profundidade. Essa teoria também prediz uma partícula que teria massa equivalente à de 550 a 650 prótons e que poderia explicar a existência da matéria escura.

Segundo Johar, a partícula prevista por Kaluza-Klein poderia interagir com a matéria através do eletromagnetismo e da gravidade. Contudo, como ela estaria em uma dimensão que nós não conseguimos “ver”, isso explicaria o motivo de não sermos capazes de encontrá-la ao simplesmente apontar os telescópios para o céu.

Por outro lado, como a partícula de Kaluza-Klein deveria se degradar na forma de partículas que podem ser medidas — como os fótons e os neutrinos —, os físicos estão tentando detectá-la através de experimentos com o Grande Colisor de Hádrons.

5 – Gravitino

De acordo com Johar, a existência do gravitino foi prevista graças à combinação da teoria da supersimetria e da teoria geral da relatividade, ou seja, pelas teorias de supergravitação. A primeira delas — a da supersimetria — estabelece que todos os bósons (partículas que contam com spin inteiro, como é o caso dos fótons) possuem um supercompanheiro hipotético conhecido como “fotino” que, por sua vez, conta com um spin semi-inteiro.

Basicamente, o gravitino seria o supercompanheiro do (também hipotético) gráviton — que seria a partícula responsável por transmitir a força da gravidade. Assim, em determinados modelos da supergravitação nos quais o gravitino tem pouca massa, ele poderia explicar a presença da matéria escura.

*Publicado em 15/12/2015