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Proponen que la materia oscura podría estar constituida por monopolos magnéticos «oscuros».

Hay numerosas pruebas de la existencia de la materia oscura, principalmente debido al efecto gravitatorio de su masa. Sin embargo, no se ha logrado encontrar la partícula responsable que constituya esta materia.

La hipótesis más aceptada hasta ahora era que esta materia estaba constituida por WIMP o partículas débilmente interactuantes. Para intentar detectar estas partículas se han venido instalando diversos experimentos a gran profundidad para que las señales que se pudieran registrar no estén interferidas por los rayos cósmicos. Pero, de momento, no se han encontrado.

Por esta razón los teóricos están buscando alternativas a las WIMP con las que diseñar nuevos experimentos. Un ejemplo de esto sería la hipótesis de la existencia de un electromagnetismo «oscuro» que contaría con fotones «oscuros» y otras partículas. Si esto es correcto, entonces los fotones oscuros podrían tener cierto acoplamiento débil (esto es, interaccionarían) con los fotones tradicionales y esto permitiría su detección.

Antes de nada hay que mencionar que si las partículas de materia oscura fueran partículas no interactuares con las partículas «normales» nunca las podríamos detectar, pues nuestros instrumentos están hechos de materia ordinaria compuesta de partículas ordinarias.

La última propuesta viene de unos físicos de la Universidad de California en Davis. John Terning y Christopher Verhaaren han propuesto en un reciente congreso que podrían existir monopolos magnéticos «oscuros» que podrían interaccionar con los electrones corrientes.

Hace ya mucho tiempo se predijo que debían existir los monopolos magnéticos, partículas con carga magnética que tendrían «carga» norte o «carga» sur, a diferencias los imanes que tienen siempre un polo norte y, la vez, un polo sur en el otro extremo. La leyes de Maxewll impiden la existencia de monopolos magnéticos, pero la teoría cuántica predice que tiene que haber al menos un monopolo magnético en el Universo que permita la cuantización de la carga.

Estos monopolos tradicionales nunca se han observado en la Naturaleza, pero, de existir en cierta cantidad, serían fácilmente detectables por nuestros instrumentos, pues interaccionarían fuertemente con fotones y electrones.

Los monopolos oscuros, por otro lado, interaccionarían con fotones y electrones oscuros de una manera similares a los clásicos.

Un electrón moviéndose alrededor de un monopolo clásico sufriría una cambio en la fase de su función de ondas según el efecto Aharonov-Bohm, lo que generaría un cambio en el patrón de interferencia. El efecto Aharonov-Bohm se ha visto en otros casos en los que no hay monopolos magnéticos implicados, pero si está presente el electromagnetismo, como, por ejemplo, en algunos sistemas superconductores.

Tradicionalmente, este efecto se da para más de una partícula, pero se puede dar incluso con una sola al interferir la partícula consigo misma. En el caso del electrón y el monopolo clásico, el electrón puede rodear el monopolo por una lado y por el otro e interferir con él mismo. El cambio de fase inducido por el efecto Aharonov-Bohm haría desplazarse el patrón de interferencia.

Estos investigadores proponen que se podrían detectar monopolo oscuros porque tendrían el mismo efecto que los monopolos clásicos con los electrones ordinarios y que se vería un desplazamiento del patrón antes mencionado.

En un montaje experimental para detectar este fenómeno se podría usar haces de electrones, algo que se sabe hacer muy bien. Los monopolos oscuros podrían ser excitados por el Sol al atravesarlo y llegarían a la Tierra al cabo de cierto tiempo, un mes si viajan a una milésima de la velocidad de luz. El desplazamiento del patrón de interferencia sería minúsculo, incluso menor que el efecto que producen las ondas gravitacionales son el patrón de interferencia de la luz que viaja por los brazos de LIGO.

Terning señala que cuando se propuso LIGO no había forma de detectar las ondas gravitacionales y que la tecnología fue mejorándose hasta que se logró detectar esas ondas. Así que, sostiene, que algo similar podría darse en este caso si la materia oscura está constituida por monopolos magnéticos oscuros y que en algún momento se podría medir dicho desplazamiento.

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Fuentes y referencias:
Artículo original.
Simulación de la distribución de materia oscura: Zarija Lukic/Lawrence Berkeley National Laboratory.