El modelo estándar de la física de partículas es una teoría sobre las interacciones nucleares electromagnéticas, débiles y fuertes, que median la dinámica de las partículas subatómicas conocidas.
En los últimos cincuenta años, los físicos de partículas han descubierto todo en la imagen de arriba. El bosón de Higgs fue la última pieza faltante del rompecabezas. El modelo estándar es una descripción muy elegante de electrodébil y una fuerte interacción. Pero desafortunadamente tiene algunos inconvenientes.
Uno de los mayores inconvenientes del modelo estándar es que no puede justificar la cantidad de materia oscura fría presente en el universo. El mejor candidato para CDM es WIMP (partículas masivas que interactúan débilmente). Se dice que estas partículas interactúan a través de fuerzas débiles y gravitacionales.
Los WIMP no se pueden describir por modelo estándar. Los físicos han ideado una teoría llamada supersimetría que acomoda tales partículas. Pero desafortunadamente hasta la fecha no ha habido evidencia experimental de WIMP. Así que ahora hay una gran cantidad de experimentos que intentan detectar partículas de materia oscura.
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Hay dos tipos de experimentos que intentan detectar partículas de materia oscura.
1. Detección directa: experimentos que intentan detectar partículas de materia oscura directamente. Tales experimentos son generalmente experimentos subterráneos. Los principales experimentos de detección directa son LUX, XENON. CDMS y así sucesivamente. Hasta ahora no se han descubierto partículas de materia oscura.
El 17 de diciembre de 2009, los investigadores de CDMS informaron sobre dos posibles eventos candidatos a WIMP. Calculan que la probabilidad de que estos eventos se deban a un antecedente conocido (neutrones o eventos beta o gamma mal identificados) es del 23%, y concluyen que “este análisis no puede interpretarse como evidencia significativa de interacciones WIMP, pero no podemos rechazar ninguno de los eventos como señal .
Más recientemente, el 4 de septiembre de 2011, los investigadores que usaron los detectores CRESST presentaron evidencia de 67 colisiones ocurridas en cristales detectores de partículas subatómicas, calculando que hay menos de 1 en 10,000 posibilidades de que todas hayan sido causadas por fuentes conocidas de interferencia o contaminación. Es muy posible que muchas de estas colisiones hayan sido causadas por WIMP y / u otras partículas desconocidas.
Los resultados de una ejecución inicial de datos no cegados del experimento LUX se anunciaron el 30 de octubre de 2013. En una ejecución de 85 días en vivo con un volumen fiducial de 118 kg, LUX obtuvo 160 eventos pasando los criterios de selección de análisis de datos, todos consistentes con el electrón retroceder fondos. Un enfoque estadístico de probabilidad de perfil utilizado por la colaboración muestra que este resultado es consistente con la hipótesis de solo fondo (sin interacciones WIMP) con un valor p de 0.35. El resultado LUX de 85 días es el resultado de detección directa de materia oscura más sensible del mundo y descarta sugerencias de señales WIMP de baja masa como las de CoGeNT y CDMS-II Si. Estos resultados han revelado algunas de las teorías sobre WIMP, lo que permite a los investigadores centrarse en menos clientes potenciales.
2. Detección indirecta: estos experimentos intentan detectar la descomposición o los productos de aniquilación de las partículas de materia oscura. La materia oscura puede descomponerse en partículas modelo estándar o partículas de materia oscura. Estos experimentos generalmente los realiza el telescopio de rayos gamma. FERMI, PAMELA y AMS son algunos de los experimentos importantes.
El Telescopio espacial de rayos gamma Fermi, lanzado el 11 de junio de 2008, está buscando rayos gamma a partir de la aniquilación y la descomposición de la materia oscura. En abril de 2012, un análisis de datos previamente disponibles de su instrumento del Telescopio de área grande produjo una fuerte evidencia estadística de una línea de 130 GeV en la radiación gamma que viene del centro de la Vía Láctea. En ese momento, la aniquilación de WIMP era la explicación más probable para esa línea.
Ahora LHC se ejecutará a 14 Tev a partir del próximo abril. Toda la comunidad de física de partículas está esperando ansiosamente esta carrera. Si los WIMP son materia oscura, existe la posibilidad de que LHC detecte materia oscura. Con suerte, los próximos cinco a diez años nos dirán qué es la materia oscura. Con tantos experimentos en curso, incluso si no obtenemos una señal clara, seguramente podemos reducir la teoría que realmente describe Dark Matter. La próxima década seguramente va a ser agitada.
