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La materia oscura ya está más clara

La materia oscura ya está más clara

Las primeras señales observables de la materia oscura han sido detectadas en los átomos de iterbio, uno de los elementos más escasos del universo que se emplea en láseres infrarrojos o medicina nuclear.

Los físicos piensan que están aproximándose, por fin, a la primera evidencia consistente de la materia oscura: pueden haber detectado las primeras señales de esta elusiva sustancia, destaca APS Physics.

El primer indicio apareció en junio pasado, cuando el proyecto de investigación de materia oscura XENON, operando en el laboratorio nacional italiano Gran Sasso, anunció que había observado algo sorprendente.

Tal como explican estos investigadores en un artículo publicado en ArXiv, creían haber visto los primeros destellos luminosos de un tipo especial de materia oscura llamado bosones oscuros o bosones de materia oscura (dark-matter bosons).

Todas las partículas elementales de la materia se agrupan en dos tipos básicos, los bosones y los fermiones. Se supone que la materia oscura, que es la contraparte invisible de la materia ordinaria, mantiene la misma estructura de partículas.

Detectar un bosón de materia oscura supone haber arañado el muro impenetrable de esta extraña forma de materia, que estructura casi el 30% del universo con partículas que no absorben, reflejan o emiten luz: es imposible detectarlas por radiación electromagnética, que es la base de la radioastronomía.

Nuevas evidencias

La novedad es que ahora, otro equipo de físicos ha encontrado pistas consistentes de los bosones oscuros y este nuevo descubrimiento ha emocionado a la comunidad de físicos: ¿estaremos arañando uno de los mayores secretos del universo?

Los bosones de materia oscura son los candidatos preferidos para acceder a esta forma de realidad. El bosón de Higgs también es explorado en el CERN de Ginebra como posible candidato, hasta el momento sin resultados significativos.

Este mismo año, físicos nucleares de la Universidad de York presentaron a su vez un nuevo candidato para la misteriosa materia oscura: una partícula que descubrieron recientemente llamada hexaquark estrella-d, que se podría haber formado en el momento del Big Bang.

Esa partícula, compuesta por seis quarks, las partículas fundamentales que se combinan en tríos para formar protones y neutrones, se convierte en bosón: es otro firme candidato de ser reconocida como materia oscura.

Candidato preferido

El bosón oscuro recién descubierto tiene, sin embargo, más probabilidades de ser el pionero en descubrirnos la realidad de la materia oscura: los físicos creen que interactúa con la materia ordinaria y que ese es el mejor momento para hacerle la foto.

La interacción consistiría en que estos bosones oscuros se infiltrarían entre los electrones y neutrones de un átomo: cambian el equilibrio entre ellos y provocan un salto cuántico que modifica la frecuencia de radiación electromagnética de la partícula básica, algo que podemos capturar con las tecnologías actuales.

Había dos equipos de físicos esperando ese momento, uno dirigido por Vladan Vuletić, del Instituto de Tecnología de Massachusetts, y otro dirigido por Michael Drewsen, de la Universidad de Aarhus en Dinamarca.

Sorpresa en Massachusetts

Ambos equipos midieron el llamado desplazamiento de isótopos: el cambio en los espectros que presentan los átomos del mismo elemento. El primer grupo probó en isótopos de iterbio, el segundo en isótopos de calcio.

La sorpresa surgió en los isótopos de iterbio: la medida no se ajusta al modelo estándar de la física de partículas, sino que se desvía significativamente. Para los autores de este descubrimiento, se trata de un indicio claro de bosones oscuros.

El iterbio es uno de los elementos menos abundantes en el universo y se emplea actualmente, entre otras aplicaciones, en láseres infrarrojos, medicina nuclear y seguimiento de terremotos.

Estas tecnologías podrían estar, sin saberlo, jugando con la materia oscura.

Referencias

Evidence for Nonlinear Isotope Shift in Yb+ Search for New Boson. Ian Counts et al. Phys. Rev. Lett. 125, 123002, 15 September 2020. DOI:https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.125.123002

Improved Isotope-Shift-Based Bounds on Bosons beyond the Standard Model through Measurements of the 2D3/2−2D5/2 Interval in Ca+. Cyrille Solaro et al. Phys. Rev. Lett. 125, 123003 – Published 15 September 2020. DOI:https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.125.123003

 

Foto: El 27% del Universo es materia oscura. Foto: Charl Vera. Pixabay.

Eduardo Martínez de la Fe

Eduardo Martínez de la Fe, periodista científico, es el Editor de Tendencias21.

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