663. Explican por qué no podemos ver la materia oscura

13 Jun

Un raro tipo de campo electromagnético en forma de rosquilla hace que estas partículas sean invisibles a la luz, según investigadores estadounidenses.

Explican por qué no podemos ver la materia oscura

NASA, ESA, M.J. JEE Y H. FORD (UNIVERSIDAD JOHNS HOPKINS)
Un anillo de materia oscura rodea al grupo de galaxias Cl 0024+17 en esta imagen compuesta obtenida por el telescopio espacial Hubble en 2007

Las partículas de materia oscura estarían dotadas de un raro tipo de campo electromagnético en forma de rosquilla que explicaría por qué esta clase de materia, la más abundante del universo, es invisible a la luz.

Dos científicos de la Universidad estadounidense de Vanderbilt, en Nashville (Tennessee), han llegado a una conclusión que puede matar dos pájaros de un tiro en el campo de la astrofísica. Por un lado, identificaría la naturaleza de la esquiva materia oscura, el componente que forma el 85% de toda la materia existente en el universo y que hasta ahora ha eludido los intentos de detección. Por otro lado, el modelo de los dos investigadores confirmaría la existencia de una partícula propuesta por un físico siciliano que desapareció misteriosamente en el mar sin poder ver demostradas sus teorías.

En 1928, el físico Paul Dirac formuló la existencia de los fermiones,partículas que dan masa a la materia y que incluyen, entre otros, los quarks y los electrones. Los fermiones están dotados de una carga eléctrica de signo contrario a la de sus antipartículas. La interacción entre una partícula y su antipartícula provoca la aniquilación de ambas. Nueve años después, Ettore Majorana, discípulo del premio Nobel Enrico Fermi, propuso una variación a este modelo introduciendo la existencia de fermiones eléctricamente neutros que serían sus propias antipartículas. Sin embargo, este científico, conocido por su carácter atormentado, desapareció poco después en circunstancias extrañas durante un viaje en barco de Palermo a Nápoles.

La existencia de estos fermiones de Majorana fue demostrada parcialmente en 2012. Por sus propiedades peculiares, se ha especulado que estas partículas podrían ser los ladrillos constituyentes de la materia oscura, cuya existencia se conoce por sus efectos gravitatorios en las galaxias pero que no interacciona con la luz, lo que impide su observación y dificulta su estudio. La causa de esta “invisibilidad”, que es precisamente la clave de la naturaleza de la materia oscura, aún es un misterio.

“La mayoría de los modelos para la materia oscura asumen que esta interacciona a través de fuerzas exóticas que no encontramos en la vida diaria”, afirma Robert Scherrer, el director del nuevo estudio publicado online en la revista Physics Letters B. La aportación de la teoría formulada por Scherrer y su colaborador, el investigador postdoctoral Chiu Man Ho, consiste en utilizar “electromagnetismo normal del que se aprende en el colegio, la misma fuerza que hace que los imanes se peguen al frigorífico”, añade Scherrer.

Ostra electromagnética

Por sus características, los fermiones de Majorana no pueden poseer un campo electromagnético habitual con dos polos, positivo y negativo, o norte y sur. Sin embargo, los cálculos realizados por Scherrer y Ho atribuyen a estas partículas un raro tipo de campo llamado anapolo, creado por una corriente eléctrica circular que lo confina en una estructura toroidal (con forma de rosquilla), convirtiéndolo en una especie de ostra electromagnética que no interacciona con el exterior; precisamente lo necesario para explicar la invisibilidad de la materia oscura y su carácter eléctricamente inerte. Fue el físico soviético Yakov Zel’dovich quien en 1958 predijo por primera vez los campos anapolares.

“Lo que me gusta de esta teoría es su simplicidad”, alega Scherrer, “y el hecho de que puede ser probada”. En este sentido, prosigue Scherrer, “el modelo predice específicamente en qué cuantía [estas partículas] deberían ser detectadas por los grandes detectores de materia oscura situados bajo tierra en varios lugares del mundo, y estas predicciones muestran que la existencia de materia oscura anapolar pronto debería ser descubierta o descartada por estos experimentos”.

 

Explican por qué no podemos ver la materia oscura

El campo anapolar (en azul), creado por una corriente eléctrica con forma de rosquilla (en rojo), queda confinado en la propia estructura, en lugar de propagarse al exterior como ocurre en los dipolos eléctricos (medio) o magnéticos

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