Cálculos para el nuevo modelo de materia oscura desarrollado en la Universidad de Mainz. Crédito:Michael Baker, JGU
Solo una pequeña parte del universo está formada por materia visible. La mayor parte es, con mucho, invisible y se compone de materia oscura y energía oscura. Se sabe muy poco sobre la energía oscura, pero hay muchas teorías y experimentos sobre la existencia de materia oscura diseñados para encontrar estas partículas aún desconocidas. Los científicos de la Universidad Johannes Gutenberg de Mainz (JGU) en Alemania han presentado una nueva teoría sobre cómo se pudo haber formado la materia oscura poco después del origen del universo. Este nuevo modelo propone una alternativa al paradigma WIMP que es objeto de diversos experimentos en la investigación actual.
La materia oscura está presente en todo el universo, formando galaxias y las estructuras más grandes conocidas en el cosmos. Constituye alrededor del 23 por ciento de nuestro universo, mientras que las partículas visibles para nosotros que componen las estrellas, planetas e incluso la vida en la Tierra representa solo alrededor del cuatro por ciento de ella. La suposición actual es que la materia oscura es una reliquia cosmológica que esencialmente se ha mantenido estable desde su creación. "Hemos cuestionado esta suposición, mostrando que al comienzo del universo la materia oscura puede haber sido inestable, ", explicó el Dr. Michael Baker del grupo de Física Teórica de Altas Energías (THEP) del Instituto de Física JGU. Esta inestabilidad también indica la existencia de un nuevo mecanismo que explica la cantidad observada de materia oscura en el cosmos.
La estabilidad de la materia oscura generalmente se explica por un principio de simetría. Sin embargo, en su papel, El Dr. Michael Baker y el Prof. Joachim Kopp demuestran que el universo pudo haber pasado por una fase durante la cual se rompió esta simetría. Esto significaría que es posible que la hipotética partícula de materia oscura se descomponga. Durante la transición de fase electrodébil, se habría restablecido la simetría que estabiliza la materia oscura, permitiéndole continuar existiendo en el universo hasta el día de hoy.
En el nuevo modelo de materia oscura, la partícula de Higgs tiene propiedades diferentes a las del modelo estándar de física de partículas. La figura muestra la energía de la partícula de Higgs en función de los parámetros del modelo. Crédito:Michael Baker, JGU
Con su nueva teoría, Baker y Kopp han introducido un nuevo principio en el debate sobre la naturaleza de la materia oscura que ofrece una alternativa a la teoría WIMP ampliamente aceptada. Hasta ahora, WIMP, o partículas masivas que interactúan débilmente, han sido considerados como los componentes más probables de la materia oscura, y se han llevado a cabo experimentos con detectores subterráneos fuertemente blindados para buscarlos. "La ausencia de señales convincentes hizo que comenzáramos a buscar alternativas al paradigma WIMP, "dijo Kopp.
Los dos físicos afirman que el nuevo mecanismo que proponen puede estar relacionado con el aparente desequilibrio entre materia y antimateria en el cosmos y podría dejar una huella que se detectaría en futuros experimentos sobre ondas gravitacionales. En su artículo publicado en la revista científica Cartas de revisión física , Baker y Kopp también indican las perspectivas de encontrar pruebas de su nuevo principio en el acelerador de partículas LHC del CERN y otras instalaciones experimentales.
