¿El potencial gravitacional en los grupos se debe principalmente a un fluido no bariónico?

No se deje engañar por la jerga cosmóloga.

En los textos de física, especialmente en los textos sobre relatividad general y cosmología física, a menudo surge la idea de un “fluido perfecto”. Un fluido perfecto es una idealización de la materia: es materia sin cizalladura o viscosidad, materia que puede caracterizarse por su densidad y presión (isotrópica) y nada más. Esto lleva a una forma particularmente simple para el llamado tensor de tensión-energía-momento.

Y resulta que, para una buena aproximación, casi todo lo que ves en nuestro mundo puede describirse (al menos a los efectos de la cosmología física) como un fluido perfecto. ¿Una nube de gas interestelar? Verifique, es un fluido perfecto con muy poca presión. ¿Radiación que domina el universo primitivo? Verifique, es un fluido perfecto “ultrarelativista”, con muy alta presión. ¿Una colección de estrellas y planetas que forman una galaxia? Verifique, es un fluido perfecto sin presión, conocido por los cosmólogos como “polvo”.

Además, sabemos (ajustando modelos matemáticos a la observación) que en nuestro universo actual, si nuestros modelos y datos son correctos, aproximadamente el 70% de las cosas tiene la forma de un fluido perfecto con una gran presión negativa (“energía oscura”); el 30% restante es “polvo”.

Al mismo tiempo, también sabemos (de nuevo, ajustando modelos a los datos, como las abundancias relativas de isótopos primordiales) que el tipo de materia que conocemos: hidrógeno, helio, estrellas, planetas, rocas, océanos, humanos, Los elefantes, que en última instancia están todos compuestos de bariones (protones y neutrones que forman núcleos atómicos; sí, también hay electrones, pero su masa es relativamente insignificante) no puede suponer más del 5%.

Entonces, el 25% restante de este “polvo” tiene que ser algo hecho no de bariones.

Pero sigue siendo un fluido perfecto. No hecho de bariones. Es decir, un fluido no bariónico.

Y cuando examinamos la dinámica de los cúmulos de galaxias, suponiendo que las leyes de gravitación newtonianas son válidas, de hecho vemos una masa bariónica insuficiente (estrellas, gas, partículas de polvo interestelar ordinarias) para explicar los datos. Por lo tanto, debe haber más materia, que no estaría hecha de bariones, pero que todavía se describe mediante una ecuación de estado fluida perfecta. Es decir, un fluido no bariónico.

Por lo tanto, para separar la frase: “no bariónico” significa que no está hecho de materia normal, pero no tenemos idea de lo que realmente está hecho; y “fluido” significa que (aproximadamente al menos) obedece a una ecuación de estado de fluido perfecta, con viscosidad y cizallamiento insignificantes y esas cosas.

La materia no bariónica significa básicamente “cosas que no están hechas de neutrones o protones”.

Un barión es una partícula subatómica compuesta de tres quarks; como he mencionado, el protón (uud) y el neutrón (udd) son las formas más comunes (y estables), aunque existen otras.

También puede tener mesones, formados por un par quark-antiquark.

Finalmente, puede tener leptones, que son cosas similares a los electrones (electrones, muones y tauones) o neutrinos.

Esto forma el conjunto de fermiones que existen en el modelo estándar (ignorando los bosones).

Entonces, en física de partículas, la materia no bariónica podría ser mesones, leptones o incluso bosones, sin embargo, como señala Erik en su comentario, la astrofísica usa un lenguaje diferente, donde prácticamente todo se considera “bariónico”.

Sin embargo, lo que creo que este artículo implica es que es causado por la materia oscura .

La materia oscura bariónica fue un candidato temprano para toda la materia oscura, pero las pruebas posteriores han demostrado que solo puede formar una pequeña cantidad de toda la materia oscura.

Por lo tanto, la mayor parte de la materia oscura en el universo es materia no bariónica.

En cuanto a “fluido”, eso básicamente significa que es una interacción débil (como en la fuerza de la interacción, no la interacción débil), y está “alejada” lo suficiente como para que pueda ignorar las “partículas” que la componen.

En la dinámica galáctica, a menudo tratamos a las “estrellas” como un fluido, lo que te da una impresión de lo que hace esta aproximación.