Físico sugere que há um portal ligando o modelo padrão à física escura

Físicos teóricos apresentaram uma nova hipótese que visa conectar o mundo da física visível às forças ocultas do nosso Universo: e se houver um portal que faça a ponte entre o modelo padrão da física e a matéria e energia escuras? A hipótese foi proposta por pesquisadores do Centro de Física Teórica do Universo, do Instituto de Ciências Básicas da Coreia do Sul, em um artigo publicado no periódico “Physical Review Letters”.

A ideia é que a razão pela qual temos tanta dificuldade para entender coisas como a matéria e a energia escuras não é porque elas não existem – é porque nós desconhecemos um portal através do qual partículas comuns e essas “partículas escuras” interagem. E isso é algo que poderia ser testado experimentalmente.

Falar em portais no Universo pode soar como loucura, mas só porque estamos pensando em ficção científica. Neste caso, estamos falando portais em escala quântica, não um lugar por onde você poderia conduzir uma nave espacial.

Preenchendo a lacuna

Não é a primeira vez que esses tipos de portais foram explorados no mundo da física teórica. O conceito existe porque há uma grande lacuna na física entre o que podemos chamar de “física visível” – coisas que podemos medir e detectar diretamente, como o eletromagnetismo e os fótons – e a “física escura”, que é composta de coisas das quais podemos sentir os efeitos, mas não conseguimos interagir, como a matéria escura e a energia escura. 

Os portais são nossa tentativa de explicar como esses dois mundos aparentemente separados interagem para formar o Universo em que vivemos.

O lado visível da física depende de 17 tipos catalogados de partículas que compõem o modelo padrão – incluindo elétrons, fótons e o bóson de Higgs. Mas, infelizmente, o modelo padrão não pode explicar tudo o que vemos acontecendo no Universo. Principalmente, ele não pode explicar a gravidade ou a taxa de expansão do Universo.

Isso levou à proposta das hipotéticas forças de matéria escura e energia escura – que, acredita-se, constituem 95% do Universo. Há apenas um problema: ninguém nunca foi capaz de ver ou detectar qualquer uma dessas forças.

O que se sugere é que as ferramentas que possuímos são incapazes de detectar as partículas que compõem a matéria e a energia escuras. Experimentos como o Grande Colisor de Hádrons (LHC, do inglês Large Hadron Collider) estão trabalhando nisso, colidindo partículas do modelo padrão na esperança de encontrar algo deste setor obscuro da física nos destroços.

Mas até agora, o mundo da física escura continua fugindo da nossa compreensão, deixando uma lacuna na nossa compreensão do Universo que os pesquisadores estão ansiosos para preencher.

Portal escuro de áxion

A potencial solução apresentada pelos pesquisadores do Instituto de Ciências Básicas da Coréia do Sul é um novo tipo de portal, conhecido como “portal escuro de áxion”. Os portais entre os mundos escuro e visível da física já são algo que os físicos teóricos estão investigando, mas, até agora, só dois tipos de portais foram propostos: portais vetoriais e portais de áxion.

A base de todos estes portais são duas partículas hipotéticas do setor escuro que os pesquisadores prevêem que possam existir: o axion e o fóton escuro. Acredita-se que o áxion é uma partícula muito leve e foi proposta para resolver alguns dos problemas teóricos com o modelo padrão. Já o fóton escuro, como o próprio nome diz, é uma versão escura dos fótons – partículas de luz visível.

Porém, ao invés de interagir com a carga eletromagnética como os fótons, os fótons escuros também se acoplariam à chamada carga escura, que pode ser transportada por outras partículas do setor escuro.

Primeiros passos

No passado, portais de áxions e vetoriais foram usados ​​experimentalmente para tentar encontrar evidências dessas duas partículas, mas a equipe sugere que seu portal escuro de áxion poderia ser a peça perdida do quebra-cabeça.

A ideia básica por trás do novo portal é que um tipo de quark pesado que também carrega uma carga escura pode existir no modelo padrão – o que significaria que ele poderia se acoplar a fótons escuros. A equipe sugere que, por meio deste quark pesado, áxions, fótons e fótons escuros podem interagir.

O portal escuro de áxion sugere a primeira conexão significativa entre as duas físicas, que foram estudadas separadamente. Ele conecta os pontos”, afirmou o pesquisador Lee Hye-Sung em entrevista ao portal Science Alert. “Isso permitirá a reinterpretação de dados anteriores e potencialmente trará uma descoberta nas buscas de áxion e fótons escuros”.

Até agora, os pesquisadores simplesmente apresentaram a ideia do portal e delinearam como ele poderia funcionar, mas agora estão propondo novas experiências que poderiam realmente usar o portal para testar se áxion e fótons escuros realmente existem. É uma ideia bastante ousada e não saberemos o quão sólida ela é até que seja colocada em prática mais a fundo. Mas até que possamos encontrar uma maneira de detectar o setor escuro da física, estamos apenas vendo metade do Universo. 

Fonte: Science Alert