¿Hay alguna evidencia de que la materia oscura interactúe con la materia ordinaria de forma no gravitacional?

Según tengo entendido, los experimentos de detección directa de materia oscura se basan en la idea de que la materia oscura interactúa con la materia ordinaria, solo que tiene una sección transversal muy pequeña. Hasta el momento, no ha habido ninguna detección confirmada.

¿Hay alguna evidencia de que la materia oscura interactúe de forma no gravitatoria con la materia ordinaria ? Es decir, ¿es posible que exista materia oscura, pero que literalmente nunca se pueda detectar porque cada sección transversal de interacción sin gravedad es exactamente cero?

Si hay pruebas, ¿cuáles son? Si no hay evidencia, ¿por qué parece que esta hipótesis nunca se toma en serio?

Relacionado: ¿Hay alguna evidencia de materia oscura además de los efectos gravitacionales? y ¿ Por qué los físicos suponen que la materia oscura interactúa débilmente? Sin embargo, ninguna pregunta trata explícitamente con la hipótesis de que la materia oscura no interactúa de forma no gravitatoria.

Si la materia oscura no interactúa en absoluto excepto gravitacionalmente, entonces creo que hay problemas para lograr que se produzca en el universo primitivo. El universo comenzó dominado por la radiación, por lo que la única materia que se pudo crear fue la materia acoplada a los campos electromagnéticos.
@BenCrowell, ¿tiene una referencia para eso? me gustaria leerlo
¿Tienes una referencia para eso? me gustaria leerlo No estoy seguro de dónde vi esto, era un vago recuerdo. Posiblemente esto esté afirmando la misma idea: physics.stackexchange.com/a/420317/4552 . Creo que en mi comentario original debería haber dicho "débil" o "electrodébil" en lugar de "electromagnético". (¿Supongo que electrodébil se unificó en ese punto de todos modos?)
La materia oscura es un postulado, como el éter luminífero, y las preguntas relacionadas con ella deberían ser precedidas de esa manera. DeGrasse Tyson propone el uso de un nombre menos perjudicial (perjudicial en el sentido de que el nombre asume que los efectos gravitatorios atribuidos a este fenómeno se relacionan de alguna manera con nuestra concepción actual de la materia).

Respuestas (1)

Hay algunas anomalías permanentes que podrían explicarse por interacciones de materia oscura no gravitacionales. Por ejemplo, Fermi-LAT es un experimento de detección indirecta (es decir, un experimento que busca los restos de un decaimiento de materia oscura que ocurrió lejos de la Tierra), y actualmente reporta un exceso de rayos gamma . Hay afirmaciones ocasionales de que las interacciones no triviales de la materia oscura hacen que las simulaciones de galaxias funcionen mejor. El exceso de enfriamiento de los objetos astrofísicos, como las enanas blancas , también "insinúa" que la materia oscura podría llevarse energía extra. Finalmente, incluso hay algunos experimentos de detección directa como DAMA que afirman ver interacciones de materia oscura.

Sin embargo, estas anomalías generalmente no apuntan en una dirección coherente y, a menudo, desaparecen. La mayoría de las veces, todo lo que reflejan es una comprensión incompleta de la astrofísica. Así que tienes toda la razón: la hipótesis predeterminada, si eres astrofísico, es que la materia oscura no tiene interacciones no gravitatorias.

Pero los físicos de partículas están investigando un problema diferente: están tratando de explicar de qué está hecha la materia oscura y cómo llegó aquí. Esto siempre tiene lugar dentro de modelos específicos. Ningún experimento de detección directa solo busca "materia oscura" per se; en cambio, buscan candidatos específicos de materia oscura.

Los experimentos de detección directa más antiguos buscan partículas cuya masa sea unas cien veces la del protón y cuyas interacciones sean principalmente electrodébiles. Esta conjetura específica se debe a que tales candidatos a materia oscura existen en muchas extensiones supersimétricas del Modelo Estándar, que fueron favorecidas por otras razones. En tales modelos obtienes automáticamente interacciones de materia oscura; no puede deshacerse de ellos a menos que ajuste la interacción a cero a propósito. Además, cuando ejecuta los números, encuentra que tales modelos producen automáticamente la cantidad correcta de materia oscura en el universo primitivo, un resultado conocido como el milagro WIMP.. (La producción es otra razón por la que desea interacciones; podría simplemente postular que obtiene la cantidad correcta ajustando las condiciones iniciales, pero sería mejor explicar por qué).

En estos días, se está prestando atención a una gama más amplia de candidatos a materia oscura, lo que lleva a una gran variedad de experimentos de detección directa baratos, que se enfocan en las interacciones particulares de cada candidato. Todos los que trabajan en este campo (que comprende menos del 1% de la física en general) son perfectamente conscientes de que todos estos candidatos podrían ser inexistentes y que toda la empresa podría haber estado completamente condenada desde el principio. Pero eso es cierto para cualquier esfuerzo científico; ¡ese riesgo es lo que lo hace emocionante en primer lugar!