Uma introdução aos modelos teóricos de matéria escura

Matéria escura; Cosmologia; Fenomenologia; WIMP.

Neste trabalho buscamos investigar o papel da matéria escura como um dos maiores enigmas da física contemporânea, responsável por aproximadamente 27% do conteúdo energético do Universo. Apesar de sua natureza ainda desconhecida, as evidências observacionais, desde curvas de rotação de galáxias até anisotropias do fundo cósmico de micro-ondas, consolidam sua existência como componente fundamental do modelo cosmológico padrão. Discutimos os fundamentos da matéria escura fria, explorando os mecanismos de produção térmica e não térmica, e apresentamos uma revisão dos principais candidatos propostos, incluindo WIMPs, SIMPs, neutrinos estéreis, FIMPs, áxions, partículas do tipo ALP e modelos de matéria escura ultraleve. Também abordamos a fenomenologia cosmológica, com destaque para os efeitos da matéria escura na nucleossíntese primordial, no fundo cósmico de micro-ondas e na formação de estruturas em diferentes escalas. Por fim, analisamos as perspectivas experimentais de detecção direta, indireta e em aceleradores, enfatizando os resultados recentes do XENONnT, que impõem os limites mais restritivos até o momento para interações WIMP-núcleo. O estudo conclui que, embora o paradigma ?CDM permaneça sólido em larga escala, os limites experimentais atuais sugerem a necessidade de ampliar o escopo de investigações teóricas e experimentais, abrindo espaço para novos modelos e técnicas de detecção de matéria escura.