¿Cuáles son los pasos para identificar un candidato a materia oscura?

¿Cuáles son los pasos para identificar a un candidato a DM? Será útil una explicación con la ayuda de un modelo simple de DM.

Los requisitos para que una partícula o especie de partícula sea responsable de la materia oscura necesaria para ajustar las observaciones cósmicas a los modelos gravitacionales son que no contribuyan con radiación electromagnética en los espectros detectables, es decir, visible, rayos X y gamma en una fuerza que se puede ver en nuestro detectores

En el modelo estándar de física de partículas existen cuatro interacciones fundamentales responsables de la materia y su comportamiento: fuerte, electromagnética, débil y gravitatoria. Estos se caracterizan por su constante de acoplamiento, la constante que multiplica todos los vértices en los diagramas de Feynman que se utilizan para calcular las probabilidades de dispersión y decaimiento.

El tamaño de las constantes de acoplamiento afecta las probabilidades de dispersión y decaimiento de cualquier partícula.

Si una partícula puede interactuar con una interacción fuerte, incluso si es neutral, generará pares de partículas cargadas con alta probabilidad, que al final del proceso generarán luz que haría visible la mayor parte de la materia oscura, y por lo tanto no son candidatos. por materia oscura.

Lo mismo es cierto para los acoplamientos electromagnéticos, las interacciones y decaimientos generarán luz. Después de todo, es por eso que vemos las estrellas, para empezar, y las galaxias. Porque las fuerzas fuertes en su núcleo generan por la fuerza fuerte (fusión) partículas cargadas que vemos como la luz de las estrellas.

La interacción gravitacional es tan débil que está fuera del cálculo para generar partículas en este momento en que observamos el universo.

Historia del Universo

Los candidatos a materia oscura dentro de los modelos de física de partículas estudiados hasta ahora, tienen que estar, en la actualidad, interactuando débilmente para sobrevivir hasta nuestros días, en el extremo derecho de la gráfica de arriba, y también lo suficientemente estables, para no haber desaparecido. en otros componentes visibles por ahora.

En el modelo estándar es solo el neutrino el que cumple principalmente el requisito de interacciones débiles y sobrevive hasta nuestros días. Desafortunadamente, su masa es demasiado pequeña para poder generar los patrones observados, incluso si se atrapa en los pozos gravitatorios de las galaxias y los cúmulos de galaxias.

Hay modelos de partículas más allá del modelo estándar, que tienen un estado fundamental estable para partículas en descomposición que interactúan débilmente. La supersimetría (y otros modelos teóricos) ofrecen candidatos llamados WIMP, partículas masivas que interactúan débilmente, con una partícula en estado fundamental neutral que decae con una probabilidad muy pequeña a partículas modelo estándar debido a la conservación del número cuántico.

Los artículos de wikipedia sobre materia oscura y WIMP explican los detalles. Se ofrecen otros modelos, no de interacciones elementales que por el momento no se consideran seriamente, pero es un tema abierto de investigación.

Una de las formas es verificar el modo de descomposición e investigar la energía de las partículas para ver cuál podría ser su origen y también mediante el uso del principio de conservación, tal vez puedas encontrarlo. Por ejemplo, los neutrinos encontrados por principio de conservación en la desintegración beta .