Neutralino

____Neutralino é um amálgama das superparceiras do fóton (que transmite a força eletromagnética). O nome é um tanto infeliz: " neutralino" soa muito parecido a " neutrino", e as duas partículas, de fato, compartilham várias propriedades, mas são bem diferentes.

____O atual modelo_padrão_das_partículas elementares não contém exemplos de partículas que poderiam servir como matéria_escura_fria, mas extensões do modelo padrão - criadas por motivos inteiramente separados das necessidades da astronomia - oferecem muitos candidatos plausíveis:

Neutralino ( teoria de supersimetria predizem que o neutralino interagirá por meio de uma força maior que a gravitação: a força nuclear fraca )
Bóson Z (que transmite a força nuclear fraca: gravitação)
e talvez, outros tipos de partículas

____Embora o neutralino seja pesado, pelos padrões normais, é a mais leve das partículas supersimétricas. Como tal, ele deve ser estável: se uma superpartícula é instável, ela deve decair para duas superpartículas mais leves, e o neutralino já é a mais leve.

____A massa, estabilidade e neutralidade do neutralino satisfazem todos os requisitos para uma matéria escura fria.

____O neutralino é uma partícula especialmente avessa a colisão. Considerando-se a massa estimada de neutralino e sua baixa tendência a colisão, a massa total em neutralinos casa-se quase exatamente com a massa inferida para matéria escura do Universo. Esta correspondência é um sinal de que neutralinos seriam realmente matéria escura.

Revista SCIENTIFIC AMERICAN - Brasil - ANO 1 - N° 11 - Abril de 2003

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____O neutralino é uma partícula prevista pela chamada extensão supersimétrica (SUSY) do modelo_padrão. A supersimetria pode unificar as forças eletrofraca e forte (e mesmo a gravidade). SUSY prevê que todas as partículas do modelo padrão possuem superparceiros (designados por um sufixo "ino", como o fot ino que é o parceiro supersimétrico do fóton). Quarks e léptons, que são férm ions (partículas com spin semi-inteiro ímpar), possuem superparceiros que são bósons (partículas com spin inteiro), enquanto os bósons que carregam as forças fundamentais possuem superparceiros fermiônicos.

____Os superparceiros das partículas conhecidas são muito pesados e fora do alcance energético dos aceleradores de partículas em operação no momento. Entretanto o neutralino é uma superposição de estados associados aos Higgsinos (superparceiros associados aos bósons de Higgs) e que tem a propriedade de ser estável (o que significa que eles ainda devem existir como relíquias do big bang) além de ser a partícula supersimétrica mais leve (50-500GeV/c²) e justamente por isso altamente testável. O bóson the Higgs é uma partícula prevista pelo modelo padrão e seria responsável por conferir massa aos bósons mediadores da interação eletrofraca. Físicos de partículas trabalhando no experimento ALEPH em andamento no LEP (Large Electron Positron) anunciaram a possível descoberta do Higgs (considerado o "Santo Graal" da física de partículas) com massa de 114,9 GeV/c². O experimento continua coletando dados para afastar a possibilidade de eventos de fundo.

____No tocante à parte experimental, destacam-se o experimento no Livermore National Laboratory em busca de axions e os experimentos

DAMA (em Gran Sasso, Itália) e

CDMS (em Stanford) em busca de neutralinos existentes no halo da Via-láctea. Estes dois últimos são experimentos muito sofisticados montados em minas a vários metros de profundidade no subsolo e utilizando detetores de alta tecnologia. A colaboração DAMA recentemente anunciou a deteção de neutralinos (suspense) . O resultado não foi reproduzido pelo CDMS, entretanto estes utilizam detetores diferentes e sua atual sede, em Stanford, não fica muito abaixo do solo, estando sujeita a interferência de neutrinos atmosféricos. Eles estão se mudando para uma nova sede, metros de profundidade no subsolo (para se livrarem da interferência dos neutrinos atmosféricos) . Além disso ambos estão fabricando detetores mais sensíveis que poderão confirmar os resultados logo. (Ver: Laboratório)

A descoberta do bóson de Higgs é importante para consolidar o modelo padrão das partículas elementares e ao mesmo tempo proporciona a base para a sua extensão supersimétrica; o neutralino, por exemplo, é uma superposição de higgsinos. A descoberta dos neutralinos por sua vez constituiria a primeira evidência empírica para a supersimetria além de explicar a natureza da matéria_escura_fria, consolidando o modelo de matéria escura fria de formação de estrutura (tão bem sucedido na explicação das estruturas do universo em grande escala- os aglomerados, os vazios, os filamentos, as paredes, etc.) . Juntamente com a descoberta da massa do neutrino (o modelo padrão prevê neutrinos sem massa) estes novos avanços estão apontando para uma nova física e como veremos a recente descoberta da constante cosmológica e do universo acelerado também estão apontando para uma nova cosmologia que consolidou o cenário inflacionário. Também é interessante observar a prolífica interação entre a física de partículas e a cosmologia, uma área de pesquisa denominada astrofísica de partículas.

Ricardo O. de Mello

Estudante de doutorado do Departamento de Física-Matemática do Instituto de Física da USP na área de Física de Partículas e Campos. Atualmente pesquisa gravitação quântica em 1+1 dimensões.

http://www.cosmobrain.com/cosmobras/artigos/artigo_012001.html
(Link desativado)

MATÉRIA ESCURA FRIA.

Se pudéssemos ver a matéria escura fria, a Via Láctea pareceria muito diferente. O familiar disco espiral, onde se localiza a maiorias das estrelas, seria encoberto por uma densa névoa de partículas de matéria escura. Os astrônomos avaliam que a névoa escura tem dez vezes a massa do disco, e é quase dez vezes maior em diâmetro.

Tudo que sabemos é que a matéria escura se junta, provendo uma âncora gravitacional para galáxias e estruturas maiores como aglomerados de galáxias.

Afinal, considera-se que a matéria escura domina a Galáxia.

Revista SCIENTIFIC AMERICAN
ANO 1 - N°11 Abril de 2002.