¿Los físicos alemanes descubrieron accidentalmente la materia oscura en 2014?
Ciencia y Educacion 10.03.2020 a las 15:55 hs 560 1
¿Y si la materia oscura estuviera en los datos de un laboratorio alemán todo el tiempo?
¿Podríamos haber descubierto ya la
Esa es la pregunta planteada en un nuevo
La materia oscura, que ejerce una atracción gravitatoria pero no emite luz, no es algo que nadie haya tocado o visto nunca. No sabemos de qué está hecha, e innumerables búsquedas de la materia han resultado vacías. Pero una abrumadora mayoría de los físicos están convencidos de que existe.
Las pruebas están esparcidas por todo el universo: Cúmulos de estrellas que giran mucho más rápido de lo que deberían, misteriosas distorsiones de la luz en el cielo nocturno, e incluso agujeros hechos en nuestra galaxia por un impactador oculto, apuntan a que hay algo ahí fuera, que constituye la mayor parte de la masa del universo, que aún no entendemos.
Las teorías más ampliamente estudiadas sobre la materia oscura involucran clases enteras de partículas nunca antes vistas que se encuentran muy por fuera del Modelo Estándar de la física, la teoría dominante que describe las partículas subatómicas. La mayoría de ellas encajan en una de las dos categorías: los axiones ligeros y los WIMP pesados, o partículas masivas de interacción débil.
Hay otras teorías más exóticas que involucran especies de neutrinos aún no descubiertas o una clase teórica de agujeros negros microscópicos. Pero rara vez alguien propone que la materia oscura está hecha de algo que ya sabemos que existe.
Mikhail Bashkanov y Daniel Watts, físicos de la Universidad de York en Inglaterra, rompieron ese molde, argumentando que el hexacuario d*(2380), o "estrella d", podría explicar toda la materia que falta.
Los quarks son partículas físicas fundamentales en el Modelo Estándar. Tres de ellas unidas entre sí (usando partículas conocidas como gluones) pueden formar un protón o un neutrón, los bloques de construcción de los átomos. Si los ordenas de otra manera, obtienes partículas diferentes y más exóticas. La estrella D es una partícula de seis quarks con carga positiva que los investigadores creen que existió durante una fracción de segundo en un experimento realizado en 2014 en el Centro de Investigación Jülich de Alemania. Debido a que fue tan fugaz, esa detección de la estrella D no ha sido absolutamente confirmada.
Las estrellas D individuales no podrían explicar la materia oscura porque no duran lo suficiente antes de descomponerse. Sin embargo, Bashkanov dijo a Ciencia Viva que, al principio de la historia del universo, las partículas podrían haberse agrupado de una manera que habría evitado que se descompusieran.
Ese escenario ocurre con los neutrones. Si se saca un neutrón de un núcleo, se descompone muy rápidamente, pero si se mezcla con otros neutrones y protones dentro del núcleo, se estabiliza, dijo Bashkanov.
Bashkanov y Watts teorizaron que los grupos de estrellas D podrían formar sustancias conocidas como condensados de Bose-Einstein, o BEC. En los experimentos cuánticos, los BECs se forman cuando las temperaturas bajan tanto que los átomos comienzan a superponerse y a mezclarse, un poco como los protones y neutrones dentro de los átomos. Es un estado de la materia distinto de la materia sólida.
Al principio de la historia del universo, esas BECs habrían capturado electrones libres, formando un material cargado neutralmente. Una CEB con carga neutra de estrella D, escribieron los físicos, se comportaría de forma muy parecida a la materia oscura: invisible, deslizándose a través de la materia luminosa sin chocar notablemente con ella, pero ejerciendo una importante atracción gravitatoria sobre el universo circundante.
La razón por la que no te caes de una silla cuando te sientas en ella es que los electrones de la silla empujan contra los electrones de tu trasero, creando una barrera de cargas eléctricas negativas que se niegan a cruzar. En las condiciones adecuadas, dijo Bashkanov, los BECs hechos de hexaquarks con electrones atrapados no tendrían tales barreras, deslizándose a través de otros tipos de materia como fantasmas perfectamente neutrales.
Estas BECs podrían haberse formado poco después del Big Bang, a medida que el espacio pasaba de un mar de plasma caliente de quark-gluón sin partículas atómicas distintivas a nuestra era moderna con partículas como protones, neutrones y sus primos. En el momento en que se formaron esas partículas atómicas básicas, las condiciones eran perfectas para que las BECs de hexaquark se precipitaran del plasma de quarks y gluones.
Durante este período de transición, los quarks podrían haberse congelado en partículas ordinarias, como protones y neutrones, o en los BECs de hexaquark que hoy en día podrían constituir materia oscura, dijo Bashkanov. Si estos BECs de hexaquarks están ahí fuera, escribieron los investigadores, podríamos ser capaces de detectarlos. Aunque los BECs son bastante longevos, ocasionalmente se descompondrán alrededor de la Tierra. Y ese decaimiento aparecería como una firma particular en los detectores diseñados para detectar rayos cósmicos, y aparecería como si viniera de todas las direcciones a la vez, como si la fuente llenara todo el espacio.
El siguiente paso, escribieron, es buscar esa firma.
¿Podríamos haber descubierto ya la
materia oscura? ¿Qué es la materia oscura? Y la mejor respuesta que la ciencia puede dar es: Nadie lo sabe. (Tal vez lo explique en un post)
Esa es la pregunta planteada en un nuevo
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el 12 de febrero en el Journal of Physics G. Los autores esbozaron cómo se podría formar la materia oscura de una partícula conocida como el hexacuario d*(2380), que probablemente se detectaría en 2014. La materia oscura, que ejerce una atracción gravitatoria pero no emite luz, no es algo que nadie haya tocado o visto nunca. No sabemos de qué está hecha, e innumerables búsquedas de la materia han resultado vacías. Pero una abrumadora mayoría de los físicos están convencidos de que existe.
Las pruebas están esparcidas por todo el universo: Cúmulos de estrellas que giran mucho más rápido de lo que deberían, misteriosas distorsiones de la luz en el cielo nocturno, e incluso agujeros hechos en nuestra galaxia por un impactador oculto, apuntan a que hay algo ahí fuera, que constituye la mayor parte de la masa del universo, que aún no entendemos.
Las teorías más ampliamente estudiadas sobre la materia oscura involucran clases enteras de partículas nunca antes vistas que se encuentran muy por fuera del Modelo Estándar de la física, la teoría dominante que describe las partículas subatómicas. La mayoría de ellas encajan en una de las dos categorías: los axiones ligeros y los WIMP pesados, o partículas masivas de interacción débil.
Hay otras teorías más exóticas que involucran especies de neutrinos aún no descubiertas o una clase teórica de agujeros negros microscópicos. Pero rara vez alguien propone que la materia oscura está hecha de algo que ya sabemos que existe.
Mikhail Bashkanov y Daniel Watts, físicos de la Universidad de York en Inglaterra, rompieron ese molde, argumentando que el hexacuario d*(2380), o "estrella d", podría explicar toda la materia que falta.
Los quarks son partículas físicas fundamentales en el Modelo Estándar. Tres de ellas unidas entre sí (usando partículas conocidas como gluones) pueden formar un protón o un neutrón, los bloques de construcción de los átomos. Si los ordenas de otra manera, obtienes partículas diferentes y más exóticas. La estrella D es una partícula de seis quarks con carga positiva que los investigadores creen que existió durante una fracción de segundo en un experimento realizado en 2014 en el Centro de Investigación Jülich de Alemania. Debido a que fue tan fugaz, esa detección de la estrella D no ha sido absolutamente confirmada.
Las estrellas D individuales no podrían explicar la materia oscura porque no duran lo suficiente antes de descomponerse. Sin embargo, Bashkanov dijo a Ciencia Viva que, al principio de la historia del universo, las partículas podrían haberse agrupado de una manera que habría evitado que se descompusieran.
Ese escenario ocurre con los neutrones. Si se saca un neutrón de un núcleo, se descompone muy rápidamente, pero si se mezcla con otros neutrones y protones dentro del núcleo, se estabiliza, dijo Bashkanov.
, dijo Bashkanov.Cita:"Los hexacuacos se comportan exactamente de la misma manera"
Bashkanov y Watts teorizaron que los grupos de estrellas D podrían formar sustancias conocidas como condensados de Bose-Einstein, o BEC. En los experimentos cuánticos, los BECs se forman cuando las temperaturas bajan tanto que los átomos comienzan a superponerse y a mezclarse, un poco como los protones y neutrones dentro de los átomos. Es un estado de la materia distinto de la materia sólida.
Al principio de la historia del universo, esas BECs habrían capturado electrones libres, formando un material cargado neutralmente. Una CEB con carga neutra de estrella D, escribieron los físicos, se comportaría de forma muy parecida a la materia oscura: invisible, deslizándose a través de la materia luminosa sin chocar notablemente con ella, pero ejerciendo una importante atracción gravitatoria sobre el universo circundante.
La razón por la que no te caes de una silla cuando te sientas en ella es que los electrones de la silla empujan contra los electrones de tu trasero, creando una barrera de cargas eléctricas negativas que se niegan a cruzar. En las condiciones adecuadas, dijo Bashkanov, los BECs hechos de hexaquarks con electrones atrapados no tendrían tales barreras, deslizándose a través de otros tipos de materia como fantasmas perfectamente neutrales.
Estas BECs podrían haberse formado poco después del Big Bang, a medida que el espacio pasaba de un mar de plasma caliente de quark-gluón sin partículas atómicas distintivas a nuestra era moderna con partículas como protones, neutrones y sus primos. En el momento en que se formaron esas partículas atómicas básicas, las condiciones eran perfectas para que las BECs de hexaquark se precipitaran del plasma de quarks y gluones.
dijo Bashkanov.Cita:"Antes de esta transición, la temperatura es demasiado alta; después de ella, la densidad es demasiado baja",
Durante este período de transición, los quarks podrían haberse congelado en partículas ordinarias, como protones y neutrones, o en los BECs de hexaquark que hoy en día podrían constituir materia oscura, dijo Bashkanov. Si estos BECs de hexaquarks están ahí fuera, escribieron los investigadores, podríamos ser capaces de detectarlos. Aunque los BECs son bastante longevos, ocasionalmente se descompondrán alrededor de la Tierra. Y ese decaimiento aparecería como una firma particular en los detectores diseñados para detectar rayos cósmicos, y aparecería como si viniera de todas las direcciones a la vez, como si la fuente llenara todo el espacio.
El siguiente paso, escribieron, es buscar esa firma.
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