A maior parte da matéria no universo pode ser feito de partículas que possuem um incomum, campo eletromagnético em forma de anel chamado uma anapole , de acordo com a nova proposta apresentada por uma dupla de físicos teóricos na Universidade de Vanderbilt: Professor Robert Scherrer e pós-doutoramento companheiro Chiu Man Ho.
Este campo dá-lhes propriedades que diferem das partículas que possuem os campos mais comuns possuem dois pólos (norte e sul, positivo e negativo) e explica por que eles são tão difíceis de detectar.
Majorana fermiones são então gerado em ambas as extremidades da cadeia atómica. Crédito: Gráficos: H. Ritsch
Esta proposta, que dota partículas de matéria escura com uma forma rara de eletromagnetismo, foi reforçada por uma análise detalhada feita pelos cientistas que publicam suas pesquisas em um artigo publicado no mês passado online pela revista Physics Letters B .
A existência da partícula foi prevista em 1930, mas tem resistido teimosamente a detecção.
"Há muitas teorias diferentes sobre a natureza da matéria escura. Que eu gosto sobre essa teoria é a sua simplicidade, originalidade eo fato de que ele pode ser testado", disse Scherrer.
"A maioria dos modelos de matéria escura assumir que interage através de forças exóticas que não encontramos na vida cotidiana matéria escura Anapole faz uso do eletromagnetismo comum que você aprendeu na escola -. A mesma força que faz ímãs manter a sua geladeira ou faz uma balão esfregou em seu cabelo ficar com o teto ", disse Scherrer.
"Além disso, o modelo faz previsões específicas sobre a taxa na qual ele deve aparecer nos detectores de matéria escura vastas que são enterrados em todo o mundo. Estas previsões mostram que em breve a existência de matéria escura anapole deve ou ser descoberto ou excluída por essas experiências. "
A existência de matéria escura também foi proposto pela primeira vez na década de 1930 para explicar as discrepâncias na taxa de rotação de aglomerados galácticos. Os férmions são partículas, como o elétron eo quark, que são os blocos de construção da matéria. Sua existência foi prevista por Paul Dirac em 1928.
Abell 520 é uma fusão gigantesca de aglomerados de galáxias localizados 2,4 bilhões anos-luz de distância.Ele parece ter deixado para trás um grande aglomerado de matéria escura. Space Telescope Science Institute
Dez anos mais tarde, pouco antes de desaparecer misteriosamente no mar, físico italiano Ettore Majorana produziu uma variação da formulação de Dirac, que prevê a existência de um fermion eletricamente neutro.Desde então, os físicos têm procurado férmions de Majorana.
Observações detalhadas têm mostrado que as estrelas distantes do centro das galáxias estão se movendo em velocidades muito mais elevadas do que pode ser explicado pela quantidade de matéria visível que as galáxias contêm.
Robert Scherrer, à esquerda, e Chiu Man Ho. Créditos das fotos: Joe Howell / Vanderbilt
Supondo-se que elas contêm uma grande quantidade de matéria invisível "dark" é a forma mais simples de explicar essas discrepâncias. Os cientistas supor que a matéria escura não pode ser visto em telescópios porque não interagem fortemente com a radiação electromagnética de luz e outras. De fato, observações astronômicas, basicamente, descartou a possibilidade de que partículas de matéria escura transportar cargas elétricas.
Mais recentemente, no entanto, vários físicos analisaram partículas de matéria escura que não carregam cargas elétricas, mas tem dipolos elétricos ou magnéticos.
O único problema é que até mesmo os modelos mais complicados são descartadas por partículas de Majorana. Essa é uma das razões que Ho e Scherrer deu uma olhada mais de perto a matéria escura com um momento magnético anapole.
"Apesar de férmions de Majorana são eletricamente neutros, simetrias fundamentais da natureza proibi-los de adquirir todas as propriedades eletromagnéticas, exceto o anapole", disse Ho.
A existência de um anapole magnética foi prevista pelo físico soviético Yakov Zel'dovich em 1958. Desde então, tem sido observada na estrutura magnética do núcleo de césio-133 e de itérbio-174 átomos.
Partículas com dipolos eléctricos e magnéticos conhecidos, interagem com os campos electromagnéticos, mesmo quando eles são estacionários. Partículas com campos anapole não. Eles devem estar em movimento antes que eles interagem e quanto mais rápido eles se movem mais forte a interação. Como resultado, as partículas anapole teria sido muito mais interativo durante os primeiros dias do universo e teria se tornado cada vez menos interativo como o universo expandiu e esfriou.
As partículas de matéria escura anapole sugeridas por Ho e Scherrer aniquilaria no início do universo, assim como outras partículas de matéria escura propostas, e as partículas que sobram do processo formariam a matéria escura que vemos hoje.
Mas porque a matéria escura está se movendo muito mais lentamente nos dias de hoje, e porque a interação anapole depende de quão rápido ele se move, essas partículas teriam escapado à detecção até agora, mas só por pouco.
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