¿Puede una nueva partícula ayudar a detectar la Materia Oscura?

Por en Materia en Enero 29, 2015

Investigadores de la Universidad de Southampton han propuesto una nueva partícula fundamental que podría explicar por qué nadie ha sido capaz de detectar la Materia Oscura, eso que compone el 85% de la masa del universo.

 

Imagen del cúmulo de galaxias CL0024+17 muestra la creación de un efecto de lente gravitacional. Se supone que este efecto se debe, en gran parte, a la interacción gravitatoria con la materia oscura. Crédito imagen: NASA, ESA, M.J. Jee y H. Ford.

Puede parecer un poco complicado proponer que existe una cosa que podría darnos pistas sobre algo que no se ha comprobado, pero así empieza a avanzar la ciencia. Por eso, si queremos entender, es mejor empezar por el principio.

Se cree que existe algo llamado Materia Oscura. Nadie la ha visto, nadie la ha detectado, y sólo se sospecha que existe porque hay unos efectos gravitatorios sobre las estrellas y las galaxias que no tienen explicación. Además, la forma en que se curvan los rayos de luz cerca de astros no es consistente con lo que se puede ver, y existe una huella en la Radiación de Fondo de Microondas (el residuo del Big Bang) que parece señalar que sí hay algo más ahí.

Para los físicos y astrofísicos, esta evidencia indirecta es muy convincente. Sin embargo, a pesar de los innumerables experimentos que se han realizado, nadie ha podido detectar la Materia Oscura directamente. La física de partículas nos brinda algunas pistas sobre ella, y la idea más aceptada es que las partículas de Materia Oscura tienen una masa muy alta comparada con otras partículas fundamentales ⎯los conocidos quarks, leptones y sus contrapartes, y los bosones. Hasta aquí vamos bien.

Un fuerte efecto de lente gravitacional observado por el Telescopio Espacial Hubble en Abell 1689 indica la presencia de materia oscura. Crédito imagen: NASA, N. Benitez (JHU), T. Broadhurst (Racah Institute of Physics/The Hebrew University), H. Ford (JHU), M. Clampin (STScI),G. Hartig (STScI), G. Illingworth (UCO/Lick Observatory), ACS y ESA

Por razones astrofísicas, es menos probable que existan las partículas ligeras de Materia Oscura, aunque se conocen algunas excepciones. Es ahí donde entra esta nueva investigación publicada en Scientific Reports: para sus autores hay una ventana o un espacio antes desconocido donde sí podrían existir y de ellas se podrían sacar algunos resultados sorprendentes.

La partícula propuesta tiene una masa de apenas 0.02% de la de un electrón. Esta nueva partícula no interactúa con la luz (pues, como su nombre los dice, es materia oscura), pero sí interactúa fuertemente con la materia normal. Y ahí estaría su utilidad.

Ahora, al contrario de otras partículas propuestas, esta ni siquiera podría entrar a la atmósfera de la tierra. De ahí que la detección en este planeta no sea posible. Así que los investigadores proponen incorporar su búsqueda a los experimentos en el espacio que planea el consorcio Macroscopic Quantum Resonators (MAQRO). La idea básica de estas pruebas es que una nanopartícula, suspendida en el espacio, y expuesta al flujo de Materia Oscura, sería empujada con la corriente, y si se monitorea su posición se revelaría información sobre la naturaleza de las partículas de Materia Oscura.

“Este trabajo reúne varias áreas diferentes de la física: la física teórica de partículas, la astronomía de rayos X y los experimentos de la óptica cuántica”, dijo el Dr. James Bateman, de la Universidad de Southampton, y coautor de este estudio. “La partícula que proponemos suena loca, pero hasta el momento no existen experimentos u observaciones que la descarten. La Materia Oscura es uno de los problemas sin respuesta más importantes de la física modera, y esperamos que nuestra sugerencia inspire a otros a desarrollar una teoría de partículas detallada y hasta algunos experimentos”.

Por su parte, el Dr. Alexander Merle, coautor del estudio y profesor del Instituto Max Plank en Munich, agregó: “En este momento los experimentos sobre Materia Oscura no apuntan en una dirección clara y dado que el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) de CERN no ha encontrado señales de que exista una nueva física, tal vez sea hora de cambiar el paradigma hacia otros candidatos para la Materia Oscura”.

No se pueden esperar resultados pronto, pero estaremos atentos a lo que piensen los demás físicos. Por ahora una idea suena con fuerza: tal vez la forma más fácil de encontrar resultados sea involucrando varias disciplinas académicas. Como dice el Dr. Bateman, esta investigación “muestra lo valioso que puede ser cruzar las fronteras y mirar más allá de nuestros propios campos de estudio”.


Este artículo fue escrito con información de la Universidad de Southampton

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