Me parece que es necesario decir primero algo sobre cómo interactúan estas partículas antes de que alguien pueda decir cómo podemos detectarlas.
Hasta ahora ha dicho que no interactúan directamente con los fotones, y las únicas otras partículas en el modelo estándar además de los fotones y los neutrinos que no interactúan directamente con los fotones serían los bosones Z (inestables) y los gluones (confinados).
Sin embargo, todas estas partículas interactúan indirectamente con los fotones. Los neutrinos tienen el acoplamiento más débil con los fotones con diferencia. Entonces, de hecho, los neutrinos han sido candidatos durante mucho tiempo para inventar la materia oscura.
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En los días previos, la energía oscura y la materia oscura fría se convirtieron en la visión principal sobre la cosmología, ¡y esto no fue hace mucho tiempo! Recuerdo que Turner dio charlas sobre la necesidad de materia oscura fría y caliente para la formación de estructuras a principios de la década de 1990, y también dijo que tal vez 10-20% de energía oscura, aunque por supuesto nadie creía una palabra de eso: la gente solía También hablamos de materia oscura caliente, y los neutrinos eran una de las posibilidades.
Tampoco tenían que ser demasiado pesados, recuerdo que unos 20 eV eran suficientes. Pero este punto de vista ha quedado en el camino. Sin embargo, algunas personas todavía hablan de los llamados neutrinos “estériles” como candidatos a la materia oscura, y están preparados para ser duros, pero simplemente posibles de ver.
Ahora, en algunos modelos de materia oscura, la gente también habla de partículas llamadas “fotones oscuros”, lo que es similar a postular una simetría de calibre U (1) adicional en el sector de la materia oscura. Estos fotones oscuros interactuarían con partículas cargadas oscuras, pero en algún momento debe haber una interacción de una partícula de materia oscura con algo que no sea “oscuro” para que podamos detectarlo.
Esta es una pregunta para los constructores de modelos y los experimentadores: el juego habitual para jugar es postular una partícula que no habrá sido atrapada en las búsquedas hasta ahora, pero que podría quedar atrapada en una nueva búsqueda y, con suerte, obtendrás mucho dinero para hacer tu nueva búsqueda 😉
De acuerdo, es una visión un poco cínica, tal vez, pero realmente tienes que decir cómo interactuará una partícula desconocida para poder detectarla.
Por ejemplo, aunque esto no entra en la clase de partículas candidatas de materia oscura que no interactúan en absoluto con los fotones, cuando era un estudiante graduado trabajé en un experimento que buscaba un axión de Peccei-Quinn, que era un Partícula agradable, teóricamente hablando por varias otras razones, más o menos lo que la gente pensaba en ese momento, y se podría decir que tuvo la oportunidad de producirse ocasionalmente en ciertas desintegraciones nucleares. Aquí hay un enlace al documento, tardó años y años en salir, pero finalmente lo hizo:
http://journals.aps.org/prd/abst…
Utilizamos una fuente de desintegración beta muy fuerte en la que el núcleo hijo emitía un rayo gamma. En realidad, era la misma fuente que se utilizó en la calibración del experimento de neutrinos de Ray Davis, pero lo querían para los neutrinos, nosotros lo queríamos para el rayo gamma secundario.
Una de las características del axión de Peccei-Quinn era que se acoplaba semi-débilmente a los nucleones, por lo que a veces podía emitirse en tales desintegraciones en lugar de un fotón, pero muy raramente.
Luego podría decaer a dos fotones y podríamos haber visto una señal si existiera en un cierto rango de masas y ángulos de mezcla; si se hubiera encontrado, habría sido una señal muy, muy limpia. Habríamos conocido la masa, el ángulo de mezcla y el acoplamiento, por lo que algunas de las propiedades habrían venido del experimento en sí.
Pero no se encontró, fue un resultado nulo en su lugar. Entonces el experimento ayudó a descartar el axión en algún rango de parámetros. Hizo que cierto tipo de teoría parezca menos probable que sea cierta hasta cierto punto.
El axión también tuvo otros problemas. Si sus interacciones fueran incorrectas, podría sacar energía de las estrellas y destruir el proceso de evolución estelar o evitar que ocurran supernovas, por lo que debe tener cuidado con lo que pueden hacer sus partículas de materia oscura, hay muchas restricciones. No cualquier cosa funcionará.
Así que ese es el juego: usted dice cuál es su partícula y qué hace teóricamente y cómo interactúa, y entonces y solo entonces, la gente puede buscarla.
