El dilatón podría afectar a la abundancia de partículas de materia oscura

La cantidad de materia oscura dejada en los inicios del universo puede ser menor de lo que se pensaba anteriormente. Una investigación publicada en la revista PMC Physics A demuestra que la “abundancia de vestigios” de partículas estables de materia oscura tales como el neutralino puede ser menor comparada con las teorías de la cosmología estándar debido a los efectos del “dilatón”, una partícula con espín cero en la sección gravitatoria de las cuerdas.

Nikolaos Mavromatos del King’s College London y sus colegas de Atenas y Texas obtuvieron su resultado estudiando un término especial dependiente del tiempo que cumple con las ecuaciones clásicas de movimiento (debido al dilatón) en la ecuación de Boltzmann que describe la evolución de la densidad de la materia caliente cuando el universo se enfrió. “El formalismo que usó este trabajo se desarrolló en una colaboración parcial con John Ellis del CERN y Vasiliki Mitsou del IFIC en Valencia, y es una versión de la “Teoría de Cuerdas no crítica”, dijo Mavromatos.

Toda la materia y radiación del universo se cree que fueron creadas por el Big Bang. La radiación detuvo la interacción con la materia unos 400 000 años después – cuando el universo se había enfriado lo suficiente para que los electrones y protones formasen átomos de hidrógeno. La densidad de las partículas de materia oscura tales como el neutralino (un candidato a materia oscura apoyado por muchas de las actuales aproximaciones “supersimétricas” a la física de partículas) fue, por tanto, “congelada” en esa época – la llamada abundancia de vestigios.

Los investigadores dicen que la abundancia de vestigios de neutralino se reduce en un factor de 10 en su modelo debido a los efectos del dilatón, comparado con las teorías de cosmología estándar. Por contra, la abundancia de vestigios de materia “común”, que forma las estrellas, planetas y humanos, sólo se diluye ligeramente. El nuevo modelo también concuerda con el modelo establecido de nucleosíntesis (la forma en que los elementos ligeros se crearon durante los primeros minutos del universo).

El nuevo resultado es importante tanto para la cosmología como para la física de partículas, dice Mavromatos. Efectivamente, tales modelos de cosmología de cuerdas de no-equilibrio están en un equilibrio igual en los modelos de materia oscura fría de la cosmología estándar (llamado Lambda-CDM). Para la física de partículas, los hallazgos son relevantes para búsquedas futuras supersimétricas en colisionadores tales como el Gran Colisionador de Hadrones, previsto para su encendido en el CERN a principios del año próximo. La Teoría Supersimétrica, una de las facetas de la Teoría de Cuerdas, postula que cada partícula tiene una partícula “sombra” compañera masiva.

La materia oscura es fundamentalmente distinta de la materia normal luminosa, y es invisible a los telescopios modernos, no desprendiendo calor ni luz. Parece interactuar con la materia normal sólo a través de la gravedad. La mayoría de cosmólogos creen que la materia oscura, que actualmente se piensa que forma el 95% de toda la materia del universo, desempeña un papel crucial en cómo surgieron las grandes estructuras como las galaxias tras el Big Bang.


Cita: Dilaton and off-shell (non-critical string) effects in Boltzmann equation for species abundances, A.B. Lahanas et al. PMC Physics A (en prensa)
http://www.physmathcentral.com/pmcphysa/
Fecha Original: 2 de octubre de 2007
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