¿Hay algo llamado materia anti-oscura?

No sabemos la respuesta a la pregunta.

Técnicamente la respuesta es “sí” siempre. Cada partícula tiene una antipartícula; sin embargo, esa antipartícula puede ser ella misma.

Por ejemplo, el fotón es su propia antipartícula, como lo es [math] \ pi ^ 0 [/ math].

La materia oscura es un buen candidato para ser su propia antipartícula porque no tiene carga eléctrica. Además, el “Milagro WIMP”, que es un mecanismo para producir la materia oscura en el Universo, funciona mejor cuando la materia oscura es su propia antipartícula.

En las teorías supersimétricas, la materia oscura es a menudo un fermión de Majorana, como se espera que sea el neutrino, y es su propia antipartícula.

Otro candidato plausible para la materia oscura es el axión de Peccei-Quinn y también es su propia antipartícula.

Sin embargo, he escrito muchos modelos donde la materia oscura no es su propia antipartícula. Una razón por la cual la materia oscura podría no ser su propia antipartícula es si la abundancia de materia oscura está relacionada con la asimetría de materia-antimateria. La motivación detrás de esto es que la materia oscura tiene seis veces la densidad de masa de la materia ordinaria. Entonces, si la materia oscura es seis veces más pesada que un protón, puede transferir el número neto de bariones de nuestro sector visible al sector oscuro. Estos modelos estaban de moda a finales de los años 00. No creo que ninguno fuera particularmente plausible. El interés fue estimulado en parte por un exceso persistente de rayos gamma en el centro galáctico que podría atribuirse a una partícula de materia oscura de 5 GeV.

La respuesta corta es que no estamos seguros: los científicos aún no han descubierto qué es realmente la materia oscura, por lo que aún no podemos estar seguros de si tiene una contraparte de antimateria. Sin embargo, la gente ha pensado mucho en esto.

En las teorías más populares, la materia oscura se compone de un nuevo tipo de partícula elemental, generalmente llamada partícula masiva de interacción débil (“WIMP”). Esta partícula se habría creado en grandes cantidades en el Big Bang, junto con todo lo demás que vemos en el universo que nos rodea. En muchas de estas teorías (incluida la mayoría de los modelos derivados de la supersimetría), la partícula de materia oscura es su propia antipartícula. Esto significa que si dos WIMP entraran en contacto entre sí, podrían aniquilarse para producir energía de la misma manera que un protón y un antiprotón. No hay un “anti-WIMP” separado.

También es posible que el WIMP no sea su propia antipartícula, en cuyo caso el universo podría estar lleno de WIMP y anti-WIMP. La mayoría de los teóricos piensan que el Big Bang debería haber producido materia y antimateria en cantidades iguales, por lo que habría cantidades aproximadamente iguales de WIMP y anti-WIMP. Por supuesto, podemos ver que hay mucha más materia ordinaria que antimateria en el mundo que nos rodea, por lo que es posible que también haya un desequilibrio entre los WIMP y los anti-WIMP.

A pesar de que los WIMP deberían aniquilarse entre sí cuando colisionan, los WIMP interactúan entre sí tan débilmente que estas colisiones deberían ser muy raras. Deberían suceder con bastante frecuencia en lugares donde muchos WIMP se agrupan, como el centro de la galaxia. Muchos astrónomos están tratando de detectar la materia oscura indirectamente buscando radiación de tales aniquilaciones provenientes del centro galáctico.

Fuente: preguntas frecuentes sobre cosmología de Berkeley

Sí lo hay, en cierto sentido, pero parece que la materia oscura podría ser su propia antipartícula, como lo son los fotones, por ejemplo. Como tal, cuando las partículas de materia oscura se encuentran con otras partículas de materia oscura, se aniquilan mutuamente. Los productos de descomposición pueden incluir materia ordinaria y fotones energéticos, rayos gamma.

Algunos de los rayos gamma del centro de la galaxia, la Vía Láctea, pueden deberse a este proceso.

Rayos gamma de la materia oscura en el centro de la galaxia: evidencia más contundente

Como Dark Matter es un marcador de posición para nuestra ignorancia, entonces el anti- de eso es “materia normal” o “materia conocida” o “materia normal inferida”. No es que nada esté “invertido” excepto el estado de nuestro conocimiento.

Hasta ahora, todas las partículas tienen antipartículas. Los fotones son sus propias antipartículas. Si Dark Matter es exótico y, en cierto sentido, es “particulado”, también debe tener una antipartícula correspondiente.

Apenas sabemos de qué está compuesta la materia oscura, y mucho menos una teoría completa que puede o no predecir partículas de materia oscura. Sin embargo, tenemos algunas partículas candidatas para la materia oscura, por ejemplo, WIMP, que son partículas masivas que interactúan débilmente, y resulta que sí tienen pares de anti partículas.
Entonces, si sucede que los WIMP son de hecho partículas de materia oscura, entonces se deduce que tiene que haber una posible nube de materia oscura, al menos en teoría.