Cuando compra a través de enlaces en nuestros artículos, Future y sus socios de distribución pueden ganar una comisión.
Una sobreabundancia de antimateria en las lluvias de partículas cargadas que bombardean la Tierra, llamadas rayos cósmicos, podría revelar los secretos de la materia oscura, la “cosa” más misteriosa del universo, sugiere un nuevo estudio.
La materia oscura representa un gran desafío para los científicos porque constituye aproximadamente el 85% de la materia del cosmos, pero es efectivamente invisible porque no interactúa con la luz. Eso significa que cada átomo que forma cada estrella, planeta, luna, asteroide, cometa, ser humano, libro, taza de café y gato es superado por la materia oscura en aproximadamente cinco a uno.
Un equipo de investigadores dirigido por Pedro De la Torre Luque del Instituto de Física Teórica de Madrid teoriza que cantidades inexplicables de antimateria, “partículas espejo” con carga opuesta a las partículas de materia como protones y electrones, en los rayos cósmicos podrían ser el resultado de la materia oscura. aniquilación de partículas. Sin embargo, los finos detalles de esta conexión podrían aclarar el principal sospechoso de materia oscura: los WIMP, denominados “partículas masivas que interactúan débilmente”.
“Encontramos que la cantidad de antinúcleos, especialmente antihelio [the antimatter equivalent of helium nuclei]detectadas no pueden explicarse por procesos conocidos en el universo”, dijo De la Torre Luque a Space.com. “Las antipartículas no son comunes en el medio interestelar. [the gas and dust between stars]por lo que encontrar una alta producción de ellos puede indicar procesos más allá de lo que conocemos.
“En particular, si la materia oscura es una partícula, se espera que rara vez se aniquile y produzca cantidades iguales de partículas y antipartículas”.
Relacionado: ¿Ayudó la materia oscura a que los agujeros negros crecieran hasta alcanzar tamaños monstruosos en el cosmos infantil?
La investigación del equipo podría ser una mala noticia para los candidatos más respaldados para la materia oscura, lo que haría que los científicos volvieran a la mesa de dibujo en la búsqueda de comprender la masa faltante del universo.
¡Fuera del camino, WIMPs!
Aunque siguen siendo uno de los principales sospechosos de explicar la materia oscura, los WIMP han seguido siendo frustrantemente esquivos hasta la fecha.
“Los WIMP son una familia general de partículas que se predicen mediante muchas extensiones mínimas del Modelo Estándar de Física de Partículas, el modelo que explica las partículas que conocemos y sus interacciones”, dijo De la Torre Luque. “Nunca se han observado, pero son candidatos maravillosos para la materia oscura porque son neutrales y podrían producirse en el universo primitivo mediante mecanismos similares al proceso que creó las partículas conocidas”.
La débil interacción de los WIMP con el resto de las partículas del Modelo Estándar significa que podrían haber evadido toda detección posible mediante nuestros experimentos actuales. De ahí que, si forman parte de la materia oscura, todavía no se haya detectado directamente. Los WIMP interactuarían gravitacionalmente, tal como lo hace la materia oscura. Esto es crucial, porque es la interacción gravitacional de la materia oscura la que ha permitido a los científicos inferir su existencia. Entonces, WIMPS y la materia oscura también son una buena combinación en ese sentido.
Una pregunta abierta sobre la materia oscura es si las partículas que la componen se aniquilan entre sí. La aniquilación se refiere a lo que sucede cuando una partícula de materia se encuentra con su contraparte de antimateria y se destruyen entre sí. Por ejemplo, cuando un electrón se encuentra con su antipartícula, un positrón, los dos se aniquilan y su energía constituyente se libera de nuevo al cosmos. Se ha propuesto que la materia oscura se “autoaniquila” en las raras ocasiones en que interactúa consigo misma.
“Se espera que los WIMP se aniquilen, produciendo pares de partículas y antipartículas en cantidades iguales”, dijo De la Torre Luque. “Si bien esperamos que se creen cantidades muy pequeñas de antipartículas en el medio interestelar mediante los procesos que conocemos, dado que sabemos que la materia oscura impregna todo nuestro universo y que los WIMP son los mejores candidatos que tenemos para la materia oscura, se puede Se esperan grandes cantidades de antipartículas creadas en la galaxia por estos WIMP”.
El equipo examinó las antipartículas de helio y antihelio en los rayos cósmicos para intentar encontrar la firma de la aniquilación de WIMP. Al igual que los átomos de helio “ordinarios”, el antihelio puede tener tres o cuatro neutrones. Eso significa que viene en dos isótopos: antihelio-3 y antihelio-4.
El experimento del Espectrómetro Magnético Alfa (AMS) 02 a bordo de la Estación Espacial Internacional (ISS) encontró recientemente cantidades muy similares de antihelio-3 y antihelio-4 en los rayos cósmicos. Los rayos cósmicos pueden por sí mismos crear antipartículas cuando impactan y atraviesan el medio interestelar. Sin embargo, las cantidades de antihelio detectadas en los rayos cósmicos son mucho mayores que las predichas por las estimaciones de la producción de antinúcleos a partir de partículas de rayos cósmicos únicamente.
Relacionado: ¿Qué son los rayos cósmicos?
El equipo investigó si el candidato a materia oscura WIMP puede explicar esta sobreabundancia de antimateria. Descubrieron que la aniquilación de WIMP podría explicar la sobreabundancia de antihelio-3, pero no las cantidades medidas de antihelio-4.
“Si bien nuestras predicciones revelan que, según cálculos optimistas, podemos explicar las observaciones de antihelio-3 con WIMP como materia oscura, esperamos que los WIMP produzcan una cantidad mucho menor de antihelio-4. De hecho, en un factor de 1.000 menos, porque es más pesado que el antihelio-3”, afirmó De la Torre Luque. “Descubrimos que los WIMP no pueden explicar fácilmente estas observaciones y, para resolver este misterio, necesitaríamos modelos aún más exóticos de materia oscura”.
Si bien esto podría parecer inicialmente una mala noticia, la visión de las WIMP como “partículas milagrosas” que cumplen todos los requisitos de la materia oscura ha llevado al abandono efectivo de muchos otros modelos de partículas.
Algunas de estas alternativas WIMP pueden volver a estar sobre la mesa, al igual que explicaciones sin partículas, como la idea de que la materia oscura podría estar compuesta de “agujeros negros primordiales” de tamaño subatómico creados durante el Big Bang.
HISTORIAS RELACIONADAS:
— Si la materia oscura es 'invisible', ¿cómo sabemos que existe?
— Todavía no sabemos qué es la materia oscura, pero esto es lo que no es
— ¿De dónde vienen los rayos cósmicos?
“Si esta producción de antinúcleos es resultado de una partícula desconocida en la galaxia, esta partícula debería tener propiedades muy específicas para producir antihelio”, concluyó De la Torre Luque. “Si descubrimos que esta partícula puede explicar todas las observaciones actuales sobre la materia oscura y que podría haber escapado a todas las investigaciones actuales sobre nuevas partículas en los aceleradores de partículas, será una gran candidata a la materia oscura, y la detección del antihelio podría ser nuestro objetivo”. única manera de investigarlo.”
La investigación del equipo fue publicada el 4 de octubre en el Journal of Cosmology and Astroparticle Physics.
ywI">Source link