Supercondutividade inspira novo concorrente à matéria escura

Com base em uma analogia com a supercondutividade, teóricos propuseram um candidato à matéria escura que poderia ter deixado assinaturas observáveis ​​na radiação cósmica de fundo. 

À medida que as buscas pelos principais candidatos à matéria escura — partículas massivas de interação fraca, áxions e buracos negros primordiais — continuam a apresentar resultados nulos, abre-se a porta para a exploração de alternativas mais exóticas.

Guanming Liang e Robert Caldwell, do Dartmouth College, em New Hampshire, propuseram um candidato à matéria escura análogo a um estado supercondutor. Sua proposta envolve férmions interagentes que poderiam existir em um condensado semelhante ao formado por pares de Cooper na teoria da supercondutividade de Bardeen-Cooper-Schrieffer. 

Os novos férmions considerados por Liang e Caldwell surgem no modelo Nambu-Jona-Lasinio, que pode ser considerado uma aproximação de baixa energia da teoria da cromodinâmica quântica que descreve a interação forte. A dupla considera um cenário em que, no Universo primordial, os férmions se comportam como radiação, atingindo o equilíbrio térmico com fótons padrão. À medida que o Universo se expande e a temperatura cai abaixo de um certo limite, no entanto, os férmions passam por uma transição de fase que os leva a se emparelharem e formarem um condensado massivo.

O cenário proposto apresenta diversas características interessantes, afirmam Liang e Caldwell. O comportamento dos férmions seria consistente com o da matéria escura fria considerada pelo atual modelo padrão da cosmologia. Além disso, o cenário implica um ligeiro desequilíbrio entre férmions com diferentes quiralidades (esquerda e direita). Tal desequilíbrio pode estar relacionado à assimetria matéria-antimatéria ainda não explicada observada no Universo.

Além disso, o modelo prevê que os férmions obedecem a uma equação de estado dependente do tempo, que produziria assinaturas únicas e potencialmente observáveis ​​na radiação cósmica de fundo em micro-ondas (CMB). Os pesquisadores sugerem que as medições da CMB de próxima geração — pelo Observatório Simons e pelos chamados telescópios CMB de estágio 4 — podem atingir precisão suficiente para comprovar sua ideia.

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