¿Podrían haberse producido partículas de Materia Oscura que no se acoplen a quarks o leptones?

Sí, ha habido sugerencias de que tales partículas existen, y un ejemplo es el neutrino estéril .

Pero su pregunta es un poco más complicada de lo que podría pensar a primera vista. Por ejemplo, si el neutrino estéril solo interactúa a través de la gravedad, ¿qué interacción causó que se creara en primer lugar? No hay nada en el Modelo Estándar que pueda crear tales partículas. Sin embargo, esperamos que el modelo estándar sea una aproximación de baja energía y, a medida que retrocedemos en el tiempo hacia el Big Bang y las energías aumentan, necesitaremos una gran teoría unificada como SO(10)y, en última instancia, una teoría cuántica de la gravedad (que puede o no ser la teoría de cuerdas). Estos contienen interacciones que pueden crear partículas como neutrinos estériles. Sin embargo, esto sigue siendo un área especulativa de la física y, por el momento, no podemos decir definitivamente si tales partículas existen o si existen y cómo fueron creadas.

Esta respuesta está dentro de la comprensión teórica y física actual, que ha desarrollado un formalismo exitoso que incluye todas las partículas observadas experimentalmente en el Modelo Estándar . El modelo ha tenido mucho éxito en la predicción de varias partículas nuevas utilizando su simetría y matemáticas, y la observación experimental del bosón de Higgs sirve como quizás el último punto de validación.

Este modelo no incluye la gravedad y los teóricos están trabajando arduamente para formar un modelo que abarque el modelo estándar.$SU(3) \times SU(2) \times U(1)$estructura de grupo, en modelos más complicados que incluyen la cuantización de la gravedad. Los modelos de cuerdas prometen poder hacerlo pero las teorías no han avanzado hasta el punto de proponer un modelo sólido entre las miles de posibilidades. Una vez que se propone dicho modelo, se puede verificar si existen predicciones para partículas que, en primer orden, interactúen solo con el campo gravitatorio.

Hay propuestas para ver los resultados de las resonancias de gravitones en el LHC, y podría ser que en algún modelo de cuerda una gravitación estable de primer orden o de larga duración solo aparezcan partículas en la formulación final. Ciertamente, aunque la partícula interactuaría en órdenes superiores con otras partículas dentro de las formulaciones estándar de la teoría.

Dibujemos claramente la línea entre dos cosas aquí, ya que la pregunta puede implicar fácilmente respuestas basadas en opiniones, que también pueden denominarse no convencionales (lo que no es bienvenido en este sitio).

1) En general, la mayoría de la comunidad física cree en la existencia de la materia oscura , ya que las observaciones astronómicas, en particular las realizadas por el observatorio espacial Planck , sugieren que la materia visible constituye solo$\sim 5 \%$de la energía de masa total del universo. Más convenientemente, eso significa que alguna materia no es visible para nosotros, por lo tanto, la llamamos 'oscura' y buscamos extensiones de los marcos teóricos actuales para explicarlos, como John y Anna han mencionado en sus respuestas.

Sin embargo, existen alternativas , que están destinadas a dar cuenta de estas observaciones sin incluir ninguna materia invisible adicional, como el enfoque de la dinámica newtoniana modificada . Si se demuestra que esto es correcto con el tiempo , no tendremos que preocuparnos por las partículas de materia oscura sobre las que pregunta. La respuesta final está realmente lejana, ya que ninguno de estos enfoques mencionados puede pretender ser la última palabra sobre este tema.

2) Con respecto a las "partículas de materia oscura" , como menciona dmckee en un comentario, uno no puede estar absolutamente seguro de cómo buscarlas con el conjunto actual de comprensión teórica, pero estoy al tanto de que ciertos grupos experimentales han informado mediciones relacionadas con WIMP , como el experimento Super Cryogenic Dark Matter Search (SuperCDMS), ampliamente popularizado. La estrategia aquí es medir la energía de retroceso de un núcleo en una colisión Nucleus-WIMP, que es más o menos una detección directa en comparación con el método indirecto: analizar los desechos en las desintegraciones o aniquilaciones de WIMP. Habían informado de algunas mediciones, aproximadamente$3\sigma$nivel , que son señales alentadoras, aunque aún no concluyentes. (Se puede encontrar una referencia alternativa aquí ). (Nota al margen: el nivel de confianza es un poco más alto que$3\sigma$; nadie creía en el "descubrimiento" del bosón de Higgs, hasta que un$5\sigma$se informó la medición.)

Una teoría completamente consistente de su génesis es un tema que puede resolverse solo después de que sepamos con certeza que existen. En este momento, ni el estado teórico ni el experimental de este problema pueden garantizar eso. O en el peor de los casos, si MoND funciona bien, es posible que ni siquiera los necesitemos. Sólo el tiempo dirá.