CIENCIA

Los científicos proponen un nuevo candidato para la materia oscura

Los científicos han observado muchos objetos distantes con instrumentos como Hubble y el próximo telescopio espacial James Webb, pero todo lo que hemos visto representa todas esas estrellas, nebulosas y galaxias que son solo la punta de un iceberg insondable. Solo alrededor del 15 por ciento del universo está compuesto por la materia que podemos ver, y el resto es misteriosa materia oscura y energía. Los científicos aún no saben qué es la materia oscura, pero dos físicos teóricos de la Universidad de California en Davis tienen un nueva hipótesis y una forma de probarla.

Los investigadores John Terning y Christopher Verhaaren presentaron su trabajo en la reciente conferencia Planck 2019, y una versión preimpresa del documento está disponible para descargar. La pareja comenzó este trabajo para encontrar una alternativa a la cada vez más improbable hipótesis WIMP de la materia oscura. Durante años, los científicos sospecharon que la materia oscura resultaría ser la partícula masiva de interacción débil (WIMP). Sin embargo, los experimentos no han podido demostrar eso, por lo que los científicos han vuelto a la mesa de dibujo para explicar qué partícula o partículas componen la cuarta parte del universo atribuida a la materia oscura.

Según Terning y Verhaaren, la respuesta podría ser una forma de “magnetismo oscuro” que involucre una variedad de partículas teóricas. En aplicaciones macroscópicas, los imanes siempre tienen dos polos, pero la teoría cuántica predice que también existen monopolos. Estas partículas tienen sólo un “extremo” de un imán, y Terning y Verhaaren han sugerido que pueden existir monopolos oscuros e interactuar con fotografías oscuras y electrones oscuros.

cabeza de materia oscura

Una simulación de la distribución de la materia oscura realizada y renderizada por una supercomputadora.

La pareja presenta un método potencial para detectar monopolos oscuros con un haz de electrones. Los electrones que se mueven en un círculo cerca de un monopolo desarrollarían funciones de onda alteradas (los electrones son partículas y ondas en la teoría cuántica). Las diferencias de fase cuando el electrón está en diferentes lados del monopolo deberían crear un patrón de interferencia llamado efecto Aharonov-Bohm. Terning y Verhaaren dicen que debería ser posible inferir la presencia de monopolos oscuros por la forma en que cambia las fases de los electrones a medida que pasan.

Es muy probable que la materia oscura esté a nuestro alrededor todo el tiempo, pero puede pasar un tiempo antes de que podamos detectarla. El cambio de fase esperado es extremadamente pequeño y la tecnología para detectarlo aún no existe. Sin embargo, los investigadores creen que llegaremos allí. Terning señala el experimento de ondas de gravedad LIGO como un ejemplo de tecnología que se pone al día con la teoría.

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