Candidatos de partículas de materia oscura

La materia oscura parece dominar el componente de materia del universo en comparación con la materia luminosa o bariónica. Aunque no interactúa electromagnéticamente (no absorbe, dispersa ni emite fotones), hay una montaña cada vez mayor de evidencia de su existencia a través de sus interacciones gravitacionales con estrellas, galaxias y cúmulos, así como su influencia en objetos detrás de él a través de lo que se conoce como lentes gravitacionales.

Mi pregunta es, ¿cuáles son los candidatos de partículas más prometedores de la materia oscura y qué experimentos existen actualmente (o existirán) para intentar responder a esta pregunta?

cosmology matter dark-matter

— astromax
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Cuando dices candidatos de "partícula", supongo que estás excluyendo MACHO y RAMBO . Los MACHO son objetos "oscuros" a escala estelar como agujeros negros, estrellas de neutrones, enanas marrones, etc. Los RAMBO son grupos de objetos oscuros similares. Los MACHO y RAMBO están hechos principalmente de materia bariónica (cosas cotidianas como los protones y los neutrones; los electrones no son bariones, pero también pueden ser parte de esto).

Esto nos deja con los WIMP y otros posibles candidatos de partículas. No conozco los detalles de ningún experimento que busque estos resultados de forma espontánea (veré si puedo encontrarlo y actualizar la respuesta en unos días), pero los principales candidatos a partículas son:

Neutrinos : es muy poco probable que estos constituyan una parte significativa de la DM en nuestro universo, pero merecen una mención.
Neutrinos estériles (estoy usando el término en el sentido específico aquí, no en el sentido general): este tipo de neutrino es diestro y solo interactúa gravitacionalmente (tenga en cuenta que también puede haber neutrinos activos diestros). Hay algunas pruebas preliminares que sugieren que podrían existir.
Axiones : son hipotéticas, pero si existen (y constituyen la mayoría de los DM), matamos a dos pájaros de un tiro explicando ambos DM y resolviendo la falta de simetría que rompe la interacción fuerte.
Gravitinos y el socio supersimétrico más ligero : ambos requieren supersimetría para mantenerse, pero son los principales candidatos de DM.

— Manishearth
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La materia oscura casi seguramente no interactúa de ninguna manera, forma o forma electromagnética. Durante un tiempo, la gente pensó que los MACHO eran potencialmente la causa (ya sea enanos marrones o agujeros negros de masa estelar), pero esto se ha descartado a través de estudios de microlente del Camino Mikly. Sin embargo, hay un cambio significativo en el hecho de que la materia oscura interactúa a través de la fuerza débil (razón por la cual se han propuesto varios tipos de neutrinos: neutrinos diestros, neutrinos estériles, etc.).

— astromax

Además, ¿puedes ser más específico cuando dices "Neutrinos"? Hay una serie de posibilidades aquí.

— astromax

@astromax ¿Todavía no se considera a los MACHO como parte de la DM en el universo? Sé que son una minoría, pero IIRC todavía se consideran DM. Tienes razón sobre el poco de neutrino, planeé agregar un poco pero lo olvidé. Haciéndolo ahora.

— Manishearth

Aunque los MACHO son difíciles de detectar (ya que son muy débiles; por ejemplo, enanas marrones, estrellas de neutrones, etc.), ciertamente están hechos de contenido bariónico. Se ha realizado algún trabajo para estimar la cantidad de masa debido a objetos como estos, y aún no se acerca a sumar. Los agujeros negros, aunque nadie sabe lo que sucede dentro del horizonte de eventos, tampoco se suman a lo que se necesita para describir lo que la dinámica de galaxias / cúmulos y las reconstrucciones de masas a partir de lentes, rayos X y mediciones SZ nos dicen que está allí. Hasta donde sabemos, la gravedad es la única interacción confirmada.

— astromax

Bueno, las cosas que están compuestas de partículas compuestas con carga (protones / electrones o quarks) irradian fotones. Las partículas cargadas de aceleración / desaceleración producen radiación, por lo que no, todavía hay una diferencia fundamental entre las dos.

— astromax