Viendo la materia oscura

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Manuel López Michelone 1/nov/2013, 08:00 pm

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Dice la Wikipedia: “En astrofísica y cosmología física se denomina materia oscura a la hipotética materia que no emite suficiente radiación electromagnética para ser detectada con los medios técnicos actuales, pero cuya existencia se puede deducir a partir de los efectos gravitacionales que causa en la materia visible, tales como las estrellas o las galaxias”. Y continúa: “La materia oscura fue propuesta por Fritz Zwicky en 1933 ante la evidencia de una “masa no visible” que influía en las velocidades orbitales de las galaxias en los cúmulos”. Sin embargo, a la fecha sigue siendo una especulación, la cual podría ser sensata pero que en realidad dista de haber sido demostrada.

Los físicos creen que la materia oscura es mucho mayor que la materia normal en el Universo por algo así como 5 a 1. Por definición es invisible, pero ciertas características asociadas con la materia oscura podrían ser detectables, de acuerdo con algunas de las últimas teorías que pretenden describir esta materia elusiva. Unos científicos del MIT han de hecho desarrollado una herramienta que podría probar algunas de las predicciones y así demostrar (o invalidar) algunas de las teorías al respecto en boga.

El trabajo se describe en el artículo científico de la publicación Physical Review Letters, en donde dos profesores del MIT, Richard Milner y Peter Fisher, junto con otros 19 investigadores dicen: “Estamos buscando un fotón masivo, aunque esto parezca una contradicción de términos. Los fotones, o partículas de luz, se consideran sin masa y es por ello que viajan a la velocidad de la luz. Cosa que, de acuerdo con la Teoría de la Relatividad de Einstein, es imposible para algo que contenga masa”.

No obstante esto, se ha propuesto una partícula exótica que se parece al fotón, pero con masa, lo cual explicaría -dicen- la matería oscura, la cual es desconocida pero cuya existencia puede inferirse de la atracción gravitacional que ejerce en la materia ordinaria como por ejemplo, la manera en la que las galaxias rotan entre sí. Ahora, un experimento denominado LuzOscura (DarkLight), desarrollado por Fisher y Milner, en colaboración con investigadores del Jefferson National Accelerator Laboraory en Virginia, entre otros, buscarán un fotón masivo con una energía postulada en una teoría particular sobre la materia oscura.

La idea es más que solamente una predicción teórica, dice Milner. Hay indicios de la existencia de dicha partícula a partir de los resultados de otros experimentos y pensamos que vale la pena buscar una respuesta definitiva. Pero los indicios anteriores, que Milner llama “momentos anómalos del muón”, no tienen relevancia estadística. El experimento LuzOscura está diseñado para confirmar sólidamente la existencia de un fotón masivo.

Si existe, esto representaría un descubrimiento muy importante, dice Milner: “es algo que está más allá de todo lo que entendemos en el mundo físico”. Un fotón masivo podría ser diferente totalmente “de todo lo permitido por el Modelo Estándar, la piedra angular de toda la física de partículas”.

Para probar la existencia de esta partícula teórica, llamadsa A’ (A prima), el nuevo experimento usará un acelerador de partículas en el Jefferson Lab, el cual se configurará para producir un rayo muy angosto de electrones con un megawatt de potencia. Esto es mucha potencia, dice Milner. “No se debe poner ningún material en la trayectoria del rayo”, ha dicho. Para comparar la energía, piénsese que un horno caliente representa un  kilowatt de potencia. “Esto es mil veces más, concentrado en un millónésimo de metro”, indica
Milner.

El artículo confirma que el nuevo acelerador cumple con las características que se necesitan, pero que se requerirán hasta dos años en la preparación y prueba del equipo, seguido de otros dos años para recolectar datos de los millones de choques de los electrones, en la búsqueda de una anomalía estadística pequenísima, pero significativa. “Es un pequeñísimo efecto”, dice Milner, “pero puede tener enormes consecuencias para nuestras teorías y entendimiento. Podría ser un parteaguas en la física”, dice el investigador.

Así que a esperar con paciencia porque este experimento, de ser exitoso, podría cambiar la manera en como se ve el mundo real y además, tener que modificar la teoría más aceptada en la mecánica cuántica, la del Modelo Estándar. Quizás si se llega a probar la existencia de este fotón masivo, estaríamos hablando probablemente de un nuevo premio Nobel.

Referencias:

MIT

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