El bosón de Higgs y la materia oscura.

La pregunta es si la materia oscura obtiene su masa del campo de Higgs. La respuesta depende de la composición de la materia oscura, así que analicemos las explicaciones masivas para varias hipótesis de composición comunes. (No necesitamos discutir alternativas a la materia oscura, como MOND o la gravedad que ya no obedece a una ley del inverso del cuadrado sobre kiloparsecs).

Si la materia oscura son neutrinos, culpa al mecanismo de balancín . (Sin embargo, como señala un comentario a continuación, esta hipótesis no ha envejecido bien).

Si la materia oscura está compuesta de MACHOs, en resumen, un tipo particular de estrella o antigua estrella, casi toda la masa proviene de bariones (partículas como protones y neutrones), y casi toda su masa proviene de la energía potencial de la fuerte. fuerza que mantiene unidos a los quarks en bariones. Esta es la razón por la que, aunque el campo de Higgs da a los quarks en los protones algo de masa, la masa del protón es docenas de veces mayor de lo que se esperaría solo de eso.

Finalmente, si la materia oscura está compuesta por el "compañero supersimétrico" más ligero, el campo de Higgs es el responsable. Una motivación para postular socios supersimétricos mucho más masivos que las partículas familiares es que nos permite reducir las divergencias cuadráticas en el campo de Higgs a divergencias logarítmicas. Una versión de esta teoría conserva una carga multiplicativa llamada R-paridad , que es$1$para partículas conocidas pero$-1$para sus compañeros de supersimetría. Por lo tanto, el compañero más ligero no puede decaer, incluso si su masa inducida por Higgs es muy grande.

La materia oscura es una hipótesis necesaria dentro del modelo de la relatividad general del universo para ajustarse a los datos observacionales de las curvas de rotación. En palabras simples, las trayectorias solo pueden explicarse si existe mucha más materia en las galaxias que materia luminosa. Materia luminosa significa que las interacciones electromagnéticas generan luz que se mide y se utiliza para calcular la cantidad de materia que da esa luminosidad. La materia oscura debe estar compuesta por masas que no interactúen electromagnéticamente en primer orden.

Hay varios modelos que proponen varias formas en que podrían existir partículas masivas, por ejemplo MACHOs .

El objeto de halo compacto astrofísico masivo (MACHO) es cualquier tipo de cuerpo astronómico que podría explicar la aparente presencia de materia oscura en los halos de las galaxias. Un MACHO es un cuerpo compuesto de materia bariónica normal que emite poca o ninguna radiación y se desplaza a través del espacio interestelar sin estar asociado con ningún sistema planetario. Dado que los MACHO no son luminosos, son difíciles de detectar. Los MACHO incluyen agujeros negros o estrellas de neutrones, así como enanas marrones y planetas no asociados. Las enanas blancas y las enanas rojas muy tenues también se han propuesto como MACHO candidatas.

En este modelo, el mecanismo de Higgs no juega un papel especial más que el papel habitual del modelo estándar al dar masas a sus partículas elementales.

Hay modelos de partículas elementales, más allá del modelo estándar, donde existen partículas masivas estables que interactúan débilmente en el espectro, llamados WIMP :

En física de partículas y astrofísica, las partículas masivas de interacción débil, o WIMP, se encuentran entre los últimos candidatos hipotéticos de la física de partículas para la materia oscura. El término "WIMP" se le da a una partícula de materia oscura que se produjo al salir del equilibrio térmico con el plasma denso y caliente del universo primitivo, aunque a menudo se usa para referirse a cualquier candidato a materia oscura que interactúa con partículas estándar a través de un fuerza similar en fuerza a la fuerza nuclear débil.

Para estas partículas existe un mecanismo de Higgs que les dará masa como partículas elementales de estas nuevas teorías.

Tenga en cuenta que es el mecanismo de Higgs, el campo de Higgs el que da masa a las partículas elementales en el modelo estándar, no el bosón de Higgs. El bosón de Higgs es una manifestación predicha de la existencia de este campo y también adquiere su masa de este campo.