NeoFronteras

Nueva hipótesis sobre materia oscura

Área: Física — domingo, 8 de octubre de 2017

Si las partículas de materia oscura fueran más ligeras e interaccionaran con los núcleos atómicos del Sol, se facilitaría su detección.

Foto

En un episodio reciente de The Big Bang Theory el físico Leonard es invitado al programa de Radio Science Friday de la NPR. En la entrevista termina metiendo la pata al decir que la Física está un tanto estancada, para decepción de su jefa.

El asunto hace que Sheldon empiece a pensar sobre los principales problemas abiertos en la Física como la supersimetría, la reconciliación entre gravedad de Mecánica Cuántica y la materia oscura. Él y Leonard terminan deprimiéndose al darse cuenta de que no se ha encontrado la supersimetría, no hay una teoría cuántica de la gravedad todavía y no se ha hallado ninguna partícula que explique la materia oscura.

Esto, que parece un chiste de un comedia de situación, refleja la realidad que hay en el mundo de la física y que David Saltzberg (UCLA) ha plasmado como consultor en el guión de esa serie, cada vez con menos contenido científico, por cierto.

Y es que, pese las décadas de búsqueda, no se han encontrado todavía las partículas que constituyen la materia oscura. Lo malo es que esto ha hecho proliferar todo tipo de teorías e hipótesis. Al fin y al cabo, el papel lo aguanta todo. Pero el método científico exige que la experimentación pase la guadaña que elimine la malas hierbas.

Según una de las últimas hipótesis, posiblemente ya penúltima, quizás el Sol nos pueda ayudara encontrar las partículas de materia oscura si estas son más ligeras de lo que se creía.

La hipótesis que Chris Kouvaris (Universidad del sur de Dinamarca) y sus colaboradores asumen es que estas partículas serían muy abundantes, pero cada una de ellas sería ligera, por debajo del GeV. Esta es una alternativa que se ha estado explorando recientemente, dado el escaso éxito a la hora de detectar WIMPs, que serían más pesadas.

Pero estas partículas ligeras de materia oscura, al pasar por el Sol podrían en algunos casos chocar contra un núcleo atómico y ganar energía en el proceso, por lo que se moverían después a 600 km/s, suficiente velocidad como para escapar del Sol y alcanzar la Tierra. Esto facilitaría su detección, pues una partícula más rápida posee más energía y es más fácil de detectar.

Lo malo es que estas partículas tienen que interaccionar de algún modo con la materia ordinaria. Esto se necesita en el propio Sol bajo esta hipótesis y en nuestros instrumentos bajo cualquier otra hipótesis. Por definición de materia oscura, sus partículas tienen que interaccionar con la materia ordinaria o muy débilmente o de ninguna manera, de otro modo ya las habríamos detectado. Aunque lo podrían hacer sólo gravitatoriamente, por lo que sería un búsqueda sin fin. Así, por ejemplo, las WIMPs sólo interaccionarían a través de la fuerza nuclear débil, por lo que sólo se registraría uno de estos eventos de vez en cuando. Esta es la razón por la que se va aumentado más y más la masa de los detectores: para incrementar la probabilidad de este tipo de eventos.

Para que una partícula permanezca en nuestra galaxia la Vía Láctea y no escape tiene que tener una velocidad menor de 544 km/h y que así la gravedad la retenga. Pop lo que si tienen una velocidad mayor escaparán de la misma y no la veremos más. A no ser, claro está, que la Tierra se interponga en su camino.

Los actuales detectores no son lo suficientemente sensible como para detectar este tipo de partículas. Aunque, quizás, detectores como CRESST-III, que se instalará en Gran Sasso (Italia) pueda detectarlas en un futuro próximo.

Puede que, al final, Sheldon tenga razón.

Copyleft: atribuir con enlace a http://neofronteras.com/?p=5746

Fuentes y referencias:
Artículo original.
Foto de CRESST: Instituto Max Planck.

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

  1. lluís:

    Pues bien pudiera ser que este estudio sea el penúltimo porque aquí está este otro, que sugiere que los detectores de ondas gravitacionales pueden arrojar luz sobre la “materia oscura”.

    https://news.olemiss.edu/gravitational-wave-detectors-shed-light-dark-matter/

    Veremos quién gana la partida, pero lo realmente importante es que alguien la gane de una vez, que no vivimos eternamente, desafortunadamente.

  2. Dr. Thriller:

    Asumiendo sus mínimas propiedades, la materia oscura debería efectivamente acumularse en el interior de las estrellas, en qué magnitud no tengo ni idea ni creo que nadie tampoco, supongo que en cantidades negligibles a la hora de producir efectos fácilmente mensurables. Es una curiosa situación porque toda la presión ejercida por las tres fuerzas de corto alcance no les afecta virtualmente, y se acumularían como se caen las cosas en un hoyo en el suelo. También supongo que para una estrella tipo con su sección de barrido al desplazarse y teniendo en cuenta las energías cinéticas medias de la materia oscura, se puede calcular cuánta pueden depositar por unidad de tiempo. Supongo que los valores estimados pueden variar de una manera bastante brutal.

    Hay una errata tonta en la velocidad de escape galáctica. No es probable que un lector se engañe, pero otras etologías de internet quizá.

  3. Gerardo:

    A falta de un nombre pegajoso para la materia oscura, propongo el de VULCANOTONES, en referencia al planeta vulcano, que desapareció del cielo cuando llegó albert einstein

  4. Tomás:

    Interesante enlace el que aconseja Lluís, y el parecido que resulta con la figura toroide que Dr. y yo comentábamos en otro artículo. Y me presunto: dada la abundancia de materia oscura ¿no existirán acumulaciones de ella en AN de materia oscura? Quizá sea imposible por lo liviano de sus posibles componentes, que se especula más ligeros que los neutrinos, aunque hasta ahora se le creyera WIMPs. Pero como parece que interaccionan consigo mismos por gravedad, o sea, más o menos como la materia bariónica…

  5. bpico:

    Tanto buscar sin ningun resultado, tantisimas hipotesis que al final terminan descartandose, son indicios claros de que la Relatividad General y la Mecanica Cuantica necesitan un “refinamiento”, mas desarrollo, no son suficientes para explicar ciertos hechas como este del movimiento “anomalo” de las estrellas en la periferia de las galaxias. En vez de seguir gastando dinero en mas y mayores detectores de particulas que no aparecen, parecen mas razonables los intentos por el lado del desarrollo teorico tanto en RG como en MC.

  6. Eduardo Rincón López:

    Eduardo Rincón López.
    bpico , me sumo a tu opinión, creo que la Materia Oscura (por “más oscura” que sea) ya debía haber aparecido. Estoy de acuerdo contigo que habría que partir para nuevo enfoque.
    Desde mi humilde opinión, creo que se están interpretando erróneamente los registros que se obtienen de la geometría de las galaxias expírales. O sea, la de prácticamente estén en un disco galáctico
    Creo que la geometría real de estas es más parecida con un cono (difuso), algo como el cono de un huracán. Esta geometría estaría provocada por la deformación, que en Espacio-Tiempo origina el Agujero Negro en su vértice, con su inmensa velocidad de rotación y al mismo tiempo de translación (recesión). Las líneas de Universo (Geodésicas) del Espacio-Tiempo en esta región adoptarían forma de expírales, estiradas en forma de muelle helicoidal, con expiras de mayor diámetro aumentando conforme se distancian del vértice.
    Se esta hipótesis está correcta, la luz que parte de las estrellas situadas cerca del vértice, será curvada tanto más fuertemente cuanto más próximas estén de este, (por causa de la intensa deformación -gravedad-), recorriendo trayectorias en espiral, hasta conseguir abandonar la galaxia bastante cerca de su trasera (base del cono). A partir de ese momento la Luz debe iniciar una trayectoria recta hasta impactar en la placa registradora del observatorio.
    El instrumento de medida registrará la posición de estas estrellas en la prolongación de la trayectoria recta que a él llega. Al ser esté totalmente objetivo, ignora la parte espiral de la trayectoria real. Entonces la imagen es registrada en una posición con un radio mayor que el que tiene en su posición real. O sea, la imagen registrada es ficticia, no se corresponde con la geometría real de la galaxia.
    Entonces si esta hipótesis es correcta, al hacer los cálculos adecuados (con su radio real de giro orbital) creo que no aparecerían discrepancias con las velocidades previstas por las leyes de Newton, Kepler o TRG.
    Este fenómeno ya fue previsto y comprobado, (en menor escala de deformación de trayectoria) por la TRG (Lentes Gravitacionales) al pasar la Luz cerca de grandes masas.
    Este fenómeno es bastante parecido con el observado en la deformación (imagen ficticia), de una regla parcialmente sumergida en el agua (refracción).
    Intentaré colocar aquí un dibujo donde queda más fácil entender esta propuesta, espero que lo acepte el programa.
    En el dibujo: la Luz que parte de la estrella en la posición (1) , solo consigue abandonar la galaxia en la posición tangente (2). Después seguiría la trayectoria (a) y el aparato de medida la registra en la posición (2) que en la imagen ficticia (parte derecha) se corresponde con la posición (3)
    Perdonen mi especulativo atrevimiento.

  7. Tomás:

    Como no sale el dibujo no consigo estar seguro de imaginar lo que dices. ¿Estás refiriéndote a una galaxia que se viese de perfil?

  8. Eduardo Rincón López:

    Tomas.
    No consigo mandar el dibujo.
    El razonamiento anterior sirve para cualquier vista, no obstante, se visualiza mejor la idea en la vista de perfil.

  9. Eduardo Rincón López:

    Tomas sigue link para visualizar el dibujo
    https://www.facebook.com/eduardo.rincon.908

  10. Miguel Ángel:

    ¡¡Mi más sincera felicitación, Eduardo Rincón!! Parabens!!…es que me emociono cuando veo que por lo menos hay alguien que no solo usa el Facebook para mandarse fotos de las K.ardasian. Aunque tampoco es que desaconseje esto último.
    Sigo atentamente vuestro diálogo acerca de el efecto lente cuando al luz pasa por una galaxia espiral.

    Un abrazo…bem forte.

  11. JavierL:

    Amigo Eduardo… Si la galaxia fuera un cono se verían de perfil algunas galaxias y se descubriría esa forma.

    Pero de perfil se muestra que no tienen profundidad

    https://www.google.com/search?hl=es-US&ie=UTF-8&source=android-browser&q=foto+galaxias#imgrc=DVPt7eGVFBIUOM:

  12. Eduardo Rincón López:

    Javier L
    Pienso que lo que el instrumento registra como forma de la galaxia (prácticamente en un Plano Galáctico) es ficticia. Como es ficticia la posición que tiene la imagen de una lejana galaxia, (atrás de otra más próxima de nosotros) al ser deformada la trayectoria de su Luz, por la Gravedad de esta última… y esto último está bastante comprobado.
    ¿Pregunto…? si la trayectoria de la Luz que viene de la lejana galaxia, al pasar por la periferia es deformada por la gravedad de la más próxima. Imagina el tamaño de la deformación que la trayectoria de la Luz no irá a sufrir, al viajar por dentro de la Propia Galaxia. Pues la deformación allí del Espacio-Tiempo debe ser bastante mayor. Principalmente cerca de su AN.
    Intuyo que la deformación del Espacio-Tiempo en esta región, debe obligar a que las líneas de Universo (Geodésicas) adopten forma de espiral helicoidal de diámetro creciente en sentido de la trasera.
    Primero de espiral por causa de la gran rotación del AN.
    Segundo al mismo tiempo helicoidal por causa del movimiento de translación de este (recesión).
    Por último. Como nunca hemos registrado la geometría real de una galaxia, ignoramos esta y nos conformamos con su imagen ficticia.
    Imagina que un niño nunca haya visto un taco de billar, ni sepa nada de refracción de la Luz.
    La primera vez que vea el taco sumergido parcialmente en agua, seguramente piensa que los tacos de billar son torcidos. Creo que nosotros caemos en el mismo error con la galaxia.

  13. Eduardo Rincón López:

    Miguel Ángel.
    Gracias. Yo también soy contra el mal uso (y abuso) de las herramientas de internet. Pero esta vez me ha servido (aun siendo neófito en ese mundillo) para poder mandar la imagen.
    Um forte abraço para Vc.

  14. NeoFronteras:

    Eduardo Rincón López:
    Está equivocado, su idea no funcionaría. Aunque se explicase las curvas de rotación por otra vía, hay muchas otras pruebas que apoyan la existencia de la materia oscura. Sin materia oscura no se puede tener la estructura a gran escala del Universo.

  15. Tomás:

    Todo esto me asombra. O sea que el espacio que hay entre una y otra galaxia, sabemos que tiene algún que otro protón por unos cuantos m^3, hm^3 o por km^3, -¿que más da?-, pero además, entre uno y otro protón existe un espacio no exento de propiedades que podríamos definir como materiales. Entonces la Tierra, en su movimiento de taslación ha de producir muy leves OG, por lo que el interferómetro de Michelson-Morley, si hubiera sido muy grande y muy perfecto ¿habría detectado un “eter”?

  16. Eduardo Rincón López:

    Tomas.
    Exactamente. En mi opinión, no solo la Tierra, sino cualquier objeto o radiación que se mueva (todo en el Universo conocido se mueve) produce deformación en este Campo llamémoslo de Energía Oscura, Vacío Cuántico, Éter, o Espacio-Tiempo. Esta deformación se propaga en forma de Onda gravitacional. La onda Electromagnética no deja de ser una Onda Gravitacional extremamente leve. De ahí lo de “dualidad onda -partícula”
    Este Campo tiene energía por estar constituido por elementos digamos (materiales discretos), dotados de velocidad lineal y de rotación (spin) totalmente aleatorios. Conformando estas velocidades, una distribución Normal de Gauss, cuya media seria la Velocidad de la Luz “c”.
    Lo imagino como un Gas Perfecto, en continua expansión
    Entiendo que el Espacio-Tiempo Geométrico, propuesto por la TRG, no puede ser exclusivamente un concepto Abstracto, Matemático insustancial (sin Energía).
    Por más bella difícil y creativa que sea su estructura matemática y concepción geométrica, está, sin energía, nunca puede influir sobre la materia (por más deformada que esté su Geometría). Lo que sabemos que no ocurre, pues sentimos la Gravedad. Sería algo así, como que “nuestra alma” por muy divina y bonita que sea no puede influir en nuestros objetos cotidianos, por más que nos esforcemos.
    En cuanto al experimento Michelson-Morley, para poder detectar el Éter tendría que ser diseñado de forma diferente. O sea, capaz de analizar solamente la ida del pulso de luz o solamente la vuelta y compararlo con otro nuevo experimento en otra región fuera de la influencia de la Tierra. Hay otras formas de hacer esta experiencia, pero no quiero extenderme.
    Si tienes interés me mandas tu dirección electrónica para continuar hablando.
    Un fuerte abrazo.

  17. Tomás:

    Amigo Eduardo:
    Es que yo no quería llegar tan lejos. Ya ves que entrecomillo la palabra “eter” porque sé que el que buscaban M. y M. tenía otras propiedades. De todas formas agradezco tu respuesta.
    En cuanto lo del correo electrónico, no lo miro nunca. Lo intercambié con Miguel Ángel y creo que solo lo usé una vez. Prefiero este medio porque así pueden corregirme personas científicamente solventes. De todas formas te agradezco de corazón la oferta.
    Un abrazo.

  18. Eduardo Rincón López:

    Tomas.
    Te he ofrecido la comunicación por otro medio electrónico, (a ti, y lo extiendo para cualquier otro lector) porque al hacerlo por esta excelente página, creo que estoy creando problemas a Neo, referente garantizar la calidad del contenido de la misma.
    Reconozco que bastantes ideas de las que expongo, son demasiado especulativas, temerarias, y sin el apoyo formal adecuado. No obstante, estoy convencido personalmente de su valor, por tanto, me siento en la obligación de compartirlas para que sean descartadas con argumentos coherentes y lógicos, o aceptadas, y si alguna tiene sentido que sea mejorada por gente más preparada.
    Aprovecho para agradecer a todos y especialmente a Neo por su paciencia.
    Un fuerte abrazo

  19. JavierL:

    Amigo Eduardo… En mi 11 trato de decirte que si ves las galaxia no tienen una idea dirección referente a nosotros. Algunas se ven de frente, las de lado, otras diagonal. Así que vemos las galaxias desde tantos ángulos que podemos saber su forma tridimensional sin problema.

    de frente ves una espiral más o menos como una O (así redondita) y si la ves de perfil ves un plano como esta raya /

    Si tuviera forma cónica al verla de perfil se viera el cono… Aunque de frente se viera igual…

    Y también recordarte que la deformación del espacio del agujero negro supermasivo (y cualquier objeto) no es cómo la de las recreaciones donde ponen una tela y una masa crea una figura cónica… Eso es una representación didáctica en dos dimensiones… Pero el espacio es tridimensional y la deformación es tridimensional y no produce un cono, sería algo como

    goo.gl/qrQEWj

  20. JavierL:

    En otro orden amigo Eduardo el efecto de una onda electromagnética es muy fuerte… Y la onda gravitatoria es tan débil que se tuvieron que crear esos super detectores super precisos para detectarlas…

    Si “” La onda Electromagnética no deja DE SER una Onda Gravitacional extremamente leve”” aun no la fuéramos detectado.

    Aunque podría aceptar que TEÓRICAMENTE La onda Electromagnética PRODUCE una Onda Gravitacional extremamente leve… Tan leve que es indetectable. Tan indetectable como su propia gravedad. Pero aun así sería Tan leve que debe ser imposible una vibracion a esa escala.

    Y eso no tiene nada que ver con la dualidad onda-partícula…

  21. Eduardo Rincón López:

    Amigo Javier L.
    Creo que no he conseguido explicar mi idea.
    Es obvio que las “imágenes” que tenemos registradas de las galaxias (en múltiples vistas) son siempre planas (o casi). Están ahí, no se puede negar.
    Las “imágenes” lo pongo entre comillas, precisamente por eso, son únicamente imágenes. Desde mi intuición, creo que obligatoriamente no tienen por qué ser exactamente una representación de su geometría “real”. Personalmente creo que la geometría real es por lo menos algo diferente. Para no repetir voy a copiar aquí el final de mi (12)

    Por último. Como nunca hemos registrado la geometría real de una galaxia, ignoramos esta y nos conformamos con su imagen ficticia.
    Imagina que un niño nunca haya visto un taco de billar, ni sepa nada de refracción de la Luz.
    La primera vez que vea el taco sumergido parcialmente en agua, seguramente piensa que los tacos de billar son torcidos. Creo que nosotros caemos en el mismo error con la galaxia.

    Creo que algo muy parecido con esto es lo que ocurre con la imagen ficticia de la galaxia
    Claro que sé, que la deformación que produce cualquier materia en el Espacio-Tiempo es tridimensional, y que lo de la bola de Fe, dejada en la lámina de goma es un símil.
    Lo que además pienso, es que para que se produzca deformación en él Espacio-Tiempo, La materia tiene “forzosamente” que “tener movimiento”, sea de rotación sobre su eje, translación, o como siempre ocurre, ambos conjugados. Es este último caso, el que produce la deformación en forma cónica.
    Creo que fue John Weeler que acuño a frase” la materia dice al espacio como se debe deformar, y el espacio dice a la materia como debe moverse” O sea Materia y Espacio forman una dupla indisoluble.
    Como por lo que me consta no existe nada parado (absolutamente) en Nuestro Universo, es obvio que cualquier materia produce deformación del Espacio-Tiempo, Tanto más cuanto mayor sea su velocidad.
    Espero que ahora haya quedado clara mi idea,

  22. Eduardo Rincón López:

    Javier L
    En otro orden de ideas.
    Los registros de Ondas Gravitacionales aquí en Tierra, son tan débiles, por estar los eventos que las producen a distancia enorme. No dirías lo mismo si tu estuvieses cerca del evento, probablemente no vivirías para contarlo, dada su enorme energía. Allí la onda sería un Tsunami.
    Dices, por otro lado, el efecto de una onda Electro-Magnética es muy fuerte…
    Por lo que me consta, este efecto dependerá de su energía, y esta parece que es E=h*f, ..siendo, h=Constante de Planck, f= frecuencia, o sea muy poca energía, tanto es, que a pesar de la gran cantidad de radiación que recibimos del Sol, (como quien dice aquí al lado, en términos astronómicos) no nos afecta mucho.
    Por último, lo de doble comportamiento Onda-Partícula de los fotones.
    Mi imagen de ellos, “altamente especulativa” es la de una partícula (o algún tipo de enmarañado de estas) que al moverse dentro del Espacio-Tiempo, produce deformación en forma de ondas, algo así como las que produce un submarino a gran velocidad sumergido en el océano. Máxime si está girando rápidamente sobre su eje longitudinal.
    O sea, el evento completo requiere una dupla. Parte discreta (partícula) y su entorno el Espacio-Tiempo, fatalmente deformado, en forma de onda, por la velocidad de esta.
    La partícula siempre tiene velocidad, por el mero hecho de ser Fotón, (estos parece que no pueden existir parados)
    Si el aparato de medida de este evento está diseñado para medir la onda, el Fotón se registra como onda, si por el contrario lo paramos de golpe contra una placa registradora lo registramos como partícula.
    Es lo que pienso… ya me diras?

  23. JavierL:

    Amigo Eduardo. Siento que estamos dando vuelta en la mismos argumentos.. Y cada vez sacas nuevos, muy especulativos por cierto y tendría que enviar un testamento para “repetir” los anteriores y abordar los nuevos… Así que me disculpas que no lo haga

    Referente a las ondas gravitatorias “creo” que mantienen la misma amplitud desde que se produce hasta que las detectamos… ¿Alguno me podría confirmar si es así o hay un tsunami en las ondas gravitatorias al principio como dice Eduardo?. Quizás la pregunta sea más acorde a la nueva noticia de ligo… Pero como surgió aquí…

    Saludos a todos

  24. Tomás:

    Pues yo creo que la amplitud ha de disminuir con la distancia.

  25. Tomás:

    Amigo JavierL:
    Pensándolo más profundamente, creo que, mientras los objetos supermasivos -EN o AN- se acercan rotando en espirales cada vez menores hasta chocar, las OG emitidas han de ir aumentando la amplitud, y una vez se han unido harán una emisión correspondiente al choque durante un tiempo relativamente breve. Lo que no cabe duda es que esas ondas son tridimensionales y perderán energía con la distancia y esa energía es función de la frecuencia y de la amplitud. En consecuencia, yo creo que la amplitud disminuye con la distancia.
    Pero me gustaría que alguien más enterado que yo diese su opinión.
    Un abrazo.

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