NeoFronteras

Portales hacia el sector oscuro

Área: Física — sábado, 25 de marzo de 2017

Proponen la existencia de un nuevo portal que permite la interacción de partículas de materia visible con las del sector oscuro.

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Muchas observaciones que se realizan sobre el Universo indican que debe existir la materia oscura, ya sea en las curvas de rotación de las galaxias, las lentes gravitacionales o incluso en la propia formación de las estructuras a gran escala del Universo.

Como alternativa se propusieron en su día las teorías de gravedad modificadas. Teorías que, a su vez, se han ido modificando a conveniencia de sus proponentes. Los últimos resultados sobre rotación de galaxias primitivas posiblemente acaben de una vez con estas teorías, afortunadamente.

En los años ochenta se pensó que estas partículas que componen la materia oscura podrían ser WIMPs o partículas débilmente interactuantes. Las WIMPs tendrían una masa de cientos de veces la de un protón. Estas partículas interaccionarían con la materia ordinaria sólo a través de la fuerza de gravedad y de la fuerza débil.

Las WIMPS aparecían de manera natural en distintas versiones de las teorías de supersimetría que se inventaron para solucionar ciertos problemas del modelo estándar de partículas. Concepto este que también se introdujo en las ideas de cuerdas.

Lo malo es que las partículas que conforman esta materia oscura sigue sin detectarse directamente, pese a los grandes esfuerzos realizados hasta el momento. No sólo eso, en las colisiones del LHC no aparecen indicios de supersimetría o de las WIMPs. Así que muchos físicos piensan que ya va siendo hora de abandonar la idea de las WIMPs y pensar en otra alternativa (las cuerdas, al no ser falsables y, por tanto, no científicas, posiblemente no sean abandonadas por los físicos más recalcitrantes).

Como alternativa se ha propuesto el sector oscuro, una suerte de copia de todas o parte de las partículas del modelo estándar que se comunicarían con las partículas de materia ordinaria a través de lo que se ha denominado “portales” (algunos son imaginativos a la hora de buscar nombre con gancho). Estas partículas del sector oscuro serían además más ligeras, en general, que sus contrapartidas ordinarias.

Así, por ejemplo, si el fotón es la partícula que porta la fuerza electromagnética en las partículas de sector visible, en el sector oscuro habría fotones oscuros que serían los responsables de la particular versión del electromagnetismo en su sector y actuarían entre partículas cargadas con su propia versión de la carga eléctrica.

La existencia de los portales es fundamental a la hora de poder detectar partículas del sector oscuro, porque si la interacción es sola y únicamente gravitatoria, las posibilidades de detección directa son prácticamente nulas. Además, gracias a estos portales, el universo primigenio que surgió tras el Big Bang pudo producir las proporciones adecuadas de materia oscura y ordinaria para que así encaje con las proporciones observadas en el Cosmos.

Los teóricos han identificado varios portales de comunicación entre el sector visible y oscuro. Uno de ellos (el portal vector) supondría la mezcla sutil entre fotones ordinarios y oscuros. Esto permitiría cierta interacción entre ellos y, de vez en cuando, en lugar de producirse un fotón de alta energía se produciría un fotón oscuro. Esto abriría una vía de detección.

El bosón de Higgs o los neutrinos se conectarían de modo similar con el sector oscuro. También habría un portal que comunicaría los axiones con los fotones.

Lo interesante es que cada portal es una herramienta teórica y experimental que puede que ayude en la identificación de partículas del sector oscuro.

Pues bien, hace unos días se publicaba un estudio en el que se identificaba un nuevo portal: el de los axiones oscuros. Este portal permitiría la interacción entre axiones y fotones oscuros. Esta idea teórica proviene de que los quarks pesados, axiones, fotones y fotones oscuros pueden interaccionar unos con otros.

La ventaja de esta nueva idea es que permite conectar, desde el punto de vista teórico, la línea de puntos que había entre diversas versiones de la teoría e interpretar mejor los datos que se puedan obtener en los experimentos.

Es aquí, en la parte experimental, en donde se tienen depositadas ciertas esperanzas. Al ser estas partículas más ligeras que las WIMPs, con una masa inferior a la del protón, no se necesita la energía del LHC o superior para producirlas. A una energía mucho más baja bastaría un haz de electrones incidiendo sobre un blanco para generarlas de una forma mucho más barata. Esa configuración produciría muchos fotones, pero gracias al portal vector también se generarían fotones oscuros.

El ya existente CEBAF (Continuous Electron Beam Accelerator Facility) que está en el Thomas Jefferson National Accelerator Facility de Newport News (Virginia) permite realizar ese tipo de experimentos (en la foto de cabecera). De hecho, ya se están realizando experimentos al respecto allí, de momento sin resultados.

Esta semana se ha celebrado un congreso en University of Maryland (College Park) organizado por el Departamento de Energía de los EEUU. El objetivo era buscar ideas en las que gastar 10 millones de dólares que ayuden a buscar la dichosa materia oscura. Se hicieron varias propuestas, sobre todo encaminadas a la detección de axiones, pero también alguna imaginativa.

Algunos físicos esperan que el Departamento de Energía financie un programa a un plazo mayor, a 10 o 15 años, que permita explorar mejor esta idea del sector oscuro. No sólo está el uso de los aceleradores de electrones antes mencionados para producir estas partículas, del que se espera construir alguno específico para la tarea, sino también la detección directa de partículas ligeras ya existentes del sector oscuro.

Copyleft: atribuir con enlace a http://neofronteras.com/?p=5426

Fuentes y referencias:
Artículo original.
Nota en University of Maryland.
Foto: Jefferson Laboratory.

Salvo que se exprese lo contrario esta obra está bajo una licencia Creative Commons.
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20 Comentarios

  1. lluís:

    Pero estos “portales”, ¿ qué son?. Es que no me queda claro, si son una “herramienta matemática” o constituirían una realidad física.

    Asombro es poco lo que uno siente tras leer todo esto. Un poco en broma se puede decir que al final el Universo se va a rendir y terminará siendo o haciendo lo que los teóricos le digan cómo debe ser o lo que debe hacer. Bueno, pues bienvenidas sean estas ideas sorprendentes. Y por supuesto, ojalá que finalmente sepamos que diablos es la materia oscura, porque con tanta como la que hay resulta hasta cierto punto paradójico que no se haya encontrado ni la menor pista sobre qué pueda ser tal materia.

  2. NeoFronteras:

    No son una puerta geométrica que comunique dos universos al estilo de la Ci-Fi. No es más que una manera de decir que es posible la interacción entre esas partículas y las de la materia visible a través de ciertas vías o “portales”.

  3. Gerardo:

    Soy el unico que lee este articulo y no puede dejar de pensar en darth vader?

  4. Dr. Thriller:

    Gerardo, es que los que tienen en la cabeza a Darz Béider son precisamente los que ponen estos nombres. Somos cultura, y esto son relaciones de dependencia (culturales).

    Respecto al asunto de la MO, es otra cosa que se me hace de mala digestión. Me parece bastante obvio (salvo que me esté columpiando) que la única interacción tal y como se dice con la MB es gravitatoria, cualquier otra interacción por débil que fuese tendría que haberse detectado ya, se supone que por muy baja densidad que pueda tener este planeta, este sol y muchos otros están cruzándose con cantidades para nada negligibles. No hablamos de neutrinos con nula o casi nula masa, hablamos de partículas con masas comparables a la MB. Viene siendo como aquel “miedo” (que se tomaron muy en serio) de que el LHC pudiera sintetizar un microagujero negro. Si tal cosa fuese posible, tendrían que estarse formando con bastante frecuencia en entornos de estrellas de neutrones y bestias cósmicas similares, y no me parece que fuese algo que pudiera pasar desapercibido a nuestro instrumental actual. Por no decir que por poder, podrían formarse en la alta atmósfera (he llegado a leer una propuesta de que los rayos globulares -ball lightnings- eran eso, agujeros negros formados en la alta atmósfera).

    Pues eso, si hubiera algún otro tipo de interacción más allá de la gravedad, ¿no deberíamos haber visto ya bastantes pistas en este aspecto? Fácil de preguntar…

  5. Miguel Ángel:

    Querido amigo Lluís:

    Es que el subtítulo dice “nuevo portal”, pero podría decir “otro portal” porque no parece especialmente novedoso comparado con otras propuestas de detección que hemos ido viendo en la página.

    Abrazos.

  6. lluís:

    Ya,ya, querido Miguel Ángel, ya imaginé que eso de los “portales” más que de puertas geométrícas, como aclaró Nero,se trataría de extrañas interacciones entre partículas oscuras y visibles, pero como a base de “juguetes teóricos” se piensa en cosas como “puentes Einstein-Rosen” que podrían servir como portales hacia otros Universos, o en partículas exóticas que podrían estar en otras dimensiones, pues me dije vamos a preguntar no sea que esos “portales”, sean algún tipo de camino que pudieran tener una realidad física.

    Vamos, que mi pregunta vendría a ser un análogo a sí el colapso de la función de ondas es meramente una herramienta matemática o si por el contrario la Naturaleza hace eso.

    Abrazos, Miguel Ángel.

  7. Miguel Ángel:

    Muy querido amigo Lluís:

    No podemos saber si el colapso ocurre realmente en el mundo físico o solo en la función matemática, así que lo único que podemos hacer es interpretarlo (o enfocarlo) de dos modos diferentes:

    A- Considerar que el colapso ocurre realmente. En ese caso, ecuaciones como las de Schrödinger describirían realmente (ontológicamente) lo que ocurre en el mundo físico.
    B- Considerar que las partículas realmente no se comportan así, aunque aparenten que han sufrido un colapso. En ese caso, las ecuaciones describirían gnoseológicamente ese mundo cuántico.

    Y, en el universo clásico, ocurre algo análogo: si las dimensiones extra existen en realidad, como afirman los cuerdistas, entonces el Universo no estaría realmente curvado ( aunque aparente estarlo cuando resolvemos las ecuaciones relativistas).

    Más abrazos.

  8. JavierL:

    Querido Neo, se que la página no permite Alcolea religiosas pero me acabo de reír mucho y me pareció compartirlo para no reírme solo:

    http://www.noticiacristiana.com/ciencia_tecnologia/descubrimientos/2017/03/cientificos-prueba-existencia-dios.html

    Dios los Ángeles y todo eso que nunca vemos está hecho de materia oscura e interactúa con nosotros a través de esos portales. Y esta “propuesta” es la prueba de que Dios existe.

    Sencillamente hilarante

  9. Tomás:

    Sencillamente, penoso a la vez que hilarante.

  10. Dr. Thriller:

    Una DMPB en toda regla (Disentería Mental de Proporciones Bíblicas) en proceso de fusión con ICMD (Indigencia Cognoscitiva Masiva Descontrolada). En la URSS a esta gente la mandaban al psiquiatra porque argumetaban que estaban mal del cacerolo, algo que es difícil de contraargumentar, lo de mandar a la gente al psiquiatra contra su voluntad tiene serios problemas (no soy partidario, desde luego), ahora, un juez a la lectura de ese artículo sin necesidad de mucho peritaje emite sentencia de inhabilitación mental. Ya no por el fondo, sino por la mera forma.

  11. Miguel Ángel:

    Demostración + revisión de pares…acabo de leer en la misma página que Michiu Caku también ha demostrado la existencia de Dios de modo completamente independiente. Y ya sabéis que Gödel también.
    Es que Michiu no tenía bastante con las cuerdas, pero después de este descubrimiento le auguro un lugar destacado en la historia de la metafísica japonesa. Si además lo adereza con un poco de budismo y una gotas de sintoísmo, el maridaje es casi perfecto.

    Tampoco puedo obviar la aportación de Maduro, y su mas reciente golpe de estado, mi querido JavierL. Acertaste de pleno con el símil de “Animal farm”.

    Abrazos.

  12. Tomás:

    Lo que hace Gödel es “matematizar”, pero en esencia, se basa en la idea de perfección, lo que ya es superdiscutible, y en que el ser es más perfecto que el “no ser” o, lo que es igual que la existencia es más perfecta que la inexistencia. Sobre eso pienso que no se puede aplicar el adjetivo de perfecto o imperfecto a algo que no existe. O sea que, al menos en esto, Gödel la godió.

  13. Dr. Thriller:

    La etimología siempre ayuda: per (“a través de, durante”) + facere (“hacer”): ultimar, acabar, finalizar, terminar (con o sin el matiz de que la obra queda en un estado óptimo inmejorable), ejecutar, realizar, llevar a cabo, interpretar, completar…

  14. NeoFronteras:

    Lo de la noticia cristiana es de locos. Lo curioso es que un verdadero creyente no necesita demostrar a Dios, si siente esa necesidad es que no tiene una auténtica fe en su dios.

    Aunque el científico tampoco tendría necesidad de demostrar su inexistencia. Entre otras cosas porque el que afirma es el que tiene que demostrar. La carga de la prueba está en el otro lado.

    Básicamente son ámbitos distintos. Algo ya muy trillado desde hace muchos años.

  15. NeoFronteras:

    En cuando a Gödel…
    Dad al hombre lo que es del hombre y a Gödel lo que es de Gödel.

    La idea de “perfección” en las Matemática está bien definida. Estas no son más que un sistema axiomático formal. Se basa en una serie de definiciones y una deducciones a partir de ellas.
    Gödel viene a decir, precisamente, que las Matemáticas no son “perfectas”.

    En cuanto a otras cosas que pudiera decir fuera del ámbito de las Matemáticas y ciencias, pertenecen al hombre, no a Gödel.

  16. Miguel Ángel:

    Es curioso, porque si uno de los motores que espolea al creyente es la ilusión de reencontrarse con sus seres queridos en el Cielo, la interpretación actual del catolicismo no es del todo clara, pero más bien insinúa que no: como el Cielo es un “estado del Ser” inaccesible antes de morir, poco podemos saber de esa existencia salvo que se vive en plena la gloria de Dios y ya está.
    Y desde las variantes principales del hinduismo y del budismo te reencarnas sin recuerdos de la vida anterior.

  17. Tomás:

    Puede ser encomiable la defensa de Gödel, pero citar unas palabras de Cristo paralelas, no da autoridad al argumento. Además completitud no es igual a perfección. Quizá sería más útil indagar con verdad, pero el problema está en que esta depende del observador. Yo pienso sobre el tema que es cuestión mundana en la cual la ciencia no ha de tener nada que decir, y menos la ciencia por excelencia: la lógica matemática.

  18. NeoFronteras:

    Estimado Tomás.
    Precisamente, Gödel no habla de perfección, sino de completitud, que está bien definida. Además, aplica su teorema a las Matemáticas.
    El problema surge cuando otros tratan de aplicar el teorema de Gödel a toda clase de escenarios.

    En cuanto a su “prueba” ontológica de Dios, es una prueba fallida más y no debería de haberse metido en ese berenjenal. Pero los seres humanos son imperfectos, incluido Gödel.

  19. JavierL:

    Querido Miguel a tu 11

    La verdad que me sorprende es la cobertura mediática mundial.

    Si ya habían:

    -Suspendido las elecciones de alcaldes y gobernadores que su plazo constitucional vencía en diciembre
    -hecho un decreto de emergencia económica, validado por el mismo tribunal supremo y permitía al gobierno usar el dinero sin aprobación de la asamblea como manda la Constitución
    -suspendido la inmunidad parlamentaria (a los diputados de oposición)
    -si “el mismo tribunal” declara nula la elección dos diputados de oposición por un presunto fraude, sin pruebas, ni juicio, y lo más importante aún llamar de nuevo a elecciones para completar todos los diputados y se puedan NOMBRAR JUECES o hacer leyes orgánicas.

    El golpe de estado ya viene de hace rato así que ¿porque esa cobertura ahora?

    ¿Porque tanto revuelo por que ese tribunal diga que el gobierno forme empresas mixtas sin la asamblea?

    ¿ Será que cosas como esta no le gusto a Chevron? http://www.eluniversal.com/noticias/economia/pdvsa-ofrece-acciones-empresa-mixta-rosneft_644063

    ¿O que en términos generales están en juego concesiones petroleras por mucho tiempo y las transaccionales movieron su Armazón mediático tomando en cuenta que maduro podría salir?

    En fin… Si es verdad el golpe, lleva mucho tiempo. Y es bienvenida la ayuda mediática internacional… Pero que lastima si resulta que es solo por esas motivaciones…

  20. JavierL:

    Estimado Miguel Angel.. Me corrijo yo mismo… Ciertamente el Tibunal se abrogó las funciones de la asamblea en una decisión arbitraria… Y por eso la respuesta internacional ahora si justificada al quitarse ya el disfraz… Y yo Estaba mal informado..

    El fallo dice :
    “se advierte que mientras persista la situación de desacato y de invalidez de las actuaciones de la Asamblea Nacional, esta Sala Constitucional garantizará que las competencias parlamentarias sean ejercidas directamente por esta sala o por el órgano que ella disponga para velar por el Estado de Derecho.”

    Es que salia una violación tras otra que se hacía difícil mantenerse al día… Pero ya esto ya es otro nivel..

    Es muy triste, veremos en que termina esa historia.

    Pero ya no continuo más, por ser un tema ajeno a la noticia y por las normas de aquí

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