¿Por qué las partículas de materia oscura son más difíciles de detectar que los neutrinos si ambos solo sienten fuerzas débiles / gravimétricas y la DM supera en una proporción de 5: 1? ¿Cuál es el rango efectivo de la masa?

No, las hipotéticas partículas de materia oscura y los neutrinos no sienten fuerzas débiles y gravitacionales. De hecho, el neutrino interactúa a través de la interacción nuclear débil (a través del intercambio de bosones de vector W y Z). Las partículas de materia oscura no.

Quizás lo que puede haber sido engañoso es que las partículas de materia oscura a veces se describen, informalmente, como “interactuando (muy) débilmente”. Pero en este caso, la palabra “débil” no se refiere a la interacción nuclear débil. Simplemente caracteriza la fuerza de la interacción no gravitacional entre las partículas de materia oscura y todo lo demás: es muy débil, o tal vez inexistente.

Y es por eso que todavía no hemos detectado partículas de materia oscura (suponiendo que incluso existan en primer lugar). Simplemente se niegan a interactuar. Mientras tanto, la llamada interacción nuclear débil a corto alcance no es realmente muy débil: su fuerza es comparable a la del electromagnetismo. Por lo tanto, no es tan débil como de corto alcance, debido a la enorme masa de sus partículas mediadoras W y Z. Y es por eso que estas interacciones ocurren muy raramente en las energías cotidianas; Este hecho, que estas interacciones rara vez influyen en el resultado de los experimentos, se caracterizó por la palabra “débil” cuando se nombró la interacción.

¿Cómo detectamos algo que no podemos ver?

Bueno, hay un par de formas.

  • Si el objeto no se puede ver en radiación visible, podemos usar UV, IR, etc.
  • Podemos estudiar y observar su interacción con otros cuerpos físicos o materia.

Por ejemplo, los agujeros negros se pueden detectar observando su entorno. Si se observan algunas estrellas o planetas que orbitan la nada, se puede deducir que hay un agujero negro en el centro de la órbita.

Ahora, en el caso de Dark Matter, el problema radica en el hecho de que la materia oscura simplemente no interactúa con la materia. Si tuviera un puñado de materia oscura en su mano, simplemente pasaría por su palma, viajaría al núcleo de la tierra y luego dejaría la tierra en el otro extremo sin sudar. La materia oscura simplemente se niega a interactuar con la materia en absoluto.

Según la hipótesis, la Tierra es bombardeada diariamente por miles de millones de partículas de materia oscura. Simplemente pasan por la tierra sin interactuar con nada.

Para detectar la materia oscura, los físicos están realizando experimentos exóticos. Puede leer en Google sobre el experimento de materia oscura Xenón subterráneo grande (LUX) que se realizó entre 2014 y 2016 y ahora se ha anunciado su próximo experimento de generación llamado LUX ZEPLIN (LZ) que se espera que esté en línea para 2020.

Primero hay que demostrar que la materia oscura corresponde a un nuevo tipo de partículas (y no a la gravedad modificada, por ejemplo) y luego intentar responder a una pregunta sobre su interacción muy débil (si la hay) con la materia ordinaria. Hasta ahora solo podemos especular. Quizás esta materia oscura interactúa solo a través de la gravitación o eventualmente por una súper débil quinta fuerza de la naturaleza: ¿se ha encontrado una nueva quinta fuerza de la naturaleza?

1- Porque nunca nos pusimos en contacto con él. Millones de neutrinos nos bombardean constantemente (solo del sol)

2- Los neutrinos se predijeron como resultado de la teoría cuántica relativista. Eran partículas específicas, no algo de “solo algo de materia oscura”

Dark Matter está ahí para explicar las rotaciones anómalas de las galaxias que no se ajustan a la Relatividad General … sin embargo, podría significar que la Relatividad General necesita algún tipo de corrección.

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