¿Qué pasa si el universo que conocemos es solo una pequeña parte de un universo mayormente invisible, y la única forma en que podemos interactuar es a través de la gravedad?

Esta es solo una de las ideas que los físicos están persiguiendo en la búsqueda de resolver el misterio de la materia oscura.

Amo la idea de la materia oscura. Para mi, es el último enigma. Quiero decir, nuestro universo contiene protones, neutrones y electrones, y eso es genial. Toda esta materia "normal" es el ingrediente básico de todo, desde Brad Pitt hasta las nubes de gas intergalácticas. La materia normal también ejerce una fuerza gravitacional, y esto también es genial. La gravedad evita que mi café se aleje flotando y evita que las galaxias se separen.

Grave déficit

Pero cuando sumas todas las partículas de todas las galaxias del universo, simplemente no hay suficiente para producir toda la gravedad del universo. Hay demasiada fuerza gravitacional y poca materia.

Para que nuestro universo tenga sentido necesita una gran cantidad de algo extra para compensar el déficit gravitacional.

Ese algo extra resulta ser hasta el 80% de la materia de nuestro universo. Lo llamamos materia 'oscura':partículas que no podemos ver y no comprender, pero que aportan suficiente fuerza gravitacional para equilibrar los libros.

La caza de la materia perdida

Hemos estado buscando evidencia directa de materia oscura durante años, pero no encontramos nada. No se preocupe:sabíamos que sería complicado. Los investigadores creen que la materia oscura prácticamente ignora la luz y la materia normal.

"Las partículas de materia oscura podrían estar en todas partes a nuestro alrededor, pero simplemente no interactúan electromagnéticamente, "dice Vid Iršič, investigador de la Universidad de Washington y experto en materia oscura. "Solo podían interactuar gravitacionalmente".

¡Cuidado! Neutrinos atravesando

Aunque suene extraño ya hay precedentes de partículas que no funcionan bien con otras. Se llaman neutrinos.

"Los neutrinos son muy partículas muy ligeras que interactúan muy débilmente, "dice Vid." Vienen de las estrellas. Los neutrinos de nuestro Sol atraviesan la Tierra en miles de millones cada segundo, en cada centímetro cuadrado ".

Estas partículas están pasando a través de ti ahora mismo pero sus interacciones son tan suaves que no sientes nada. Sin embargo, los neutrinos son como grandes bandas de música en comparación con la materia oscura.

Entonces, ¿qué son las partículas de materia oscura?

Hay un montón de teorías y experimentos que buscan muchas partículas diferentes en la carrera por resolver el misterio de la materia oscura. A continuación, describimos los cinco principales candidatos de materia oscura de Vid, de más probable a menos probable. Pensar en gorras.

Candidato n. ° 1:partículas masivas que interactúan débilmente (o WIMP)

Partícula masiva de interacción débil es un término general para un grupo de partículas que se ajustan a esa descripción. 'Interactuar débilmente' significa que no interactúan mucho con la materia o la luz normales. 'Masivo' significa que son más grandes que la masa de un protón.

Las WIMP son populares porque han sido predichas de forma independiente por algunas teorías de física de partículas diferentes. Y por el milagro de WIMP. El milagro es que estas teorías también predicen la masa total de WIMP, y es aproximadamente la misma masa que la requerida para explicar toda la fuerza gravitacional adicional. ¿Coincidencia? Talvez no.

Candidato # 2:Axiones

Los axiones son una partícula teórica que soñamos para resolver un problema sin resolver en dinámica cuántica. Específicamente, su existencia ayudaría a explicar las peculiaridades de nuestra comprensión de los quarks y cómo se unen para formar protones y neutrones. Pero esa es una historia completamente diferente ...

Si existen axiones, también marcarían algunas casillas de materia oscura. Se predice que interactuarán solo débilmente con la materia y la luz ordinarias. Y serían del tamaño adecuado para que los hubiéramos perdido (hasta ahora). (Ese tamaño, en caso de que te lo preguntes, está en algún lugar entre 2 y 100 microelectronvoltios (y un microelectronvoltio es 1,78 × 10 ^-42 kilogramos).

Los axiones también son súper asombrosos. Un axión se descompone en dos fotones. Además, puedes hacer un axión combinando dos fotones. Esperamos que esto nos ayude a detectarlos pronto. En abril, La universidad de Vid anunció que ahora puede buscar con más sensibilidad que nunca los signos de descomposición del axión.

Candidato n. ° 3:materia oscura escalar ultraligera

Este candidato es un chico relativamente nuevo en la cuadra. También se conoce como axiones ultraligeros, materia oscura difusa o materia oscura ondulada.

Si existiera, es super-duper ligero, algo como 10 ^-22 electronvoltios. Y porque es tan ligero se comporta de una manera que se adapta a la teoría de cuerdas y la mecánica cuántica. La idea es que cuando se junta toda una carga de galaxias de estas partículas, se comportan más como una ola que como una bola que gira.

Terminas con partículas minúsculas que se combinan en una onda que se extiende por miles de años luz. No es de extrañar que sean difíciles de encontrar.

Candidato n. ° 4:neutrinos estériles

La materia oscura también podría ser una forma especial de neutrino, que es complicado, porque los neutrinos ya son especiales. Vienen en diferentes sabores (electrón, muon y tau), y pueden cambiar entre sabores a medida que viajan por el espacio. Más, son mínimamente interactivos y superligeros.

Neutrinos de materia oscura, si existen, son los primos mucho más pesados ​​del neutrino. Llamados neutrinos estériles, se predice que interactuarán con la materia normal solo cuando cambien de sabor.

Candidato n. ° 5:materia oscura que interactúa con uno mismo

Esta es una opción cada vez más popular. ¿Y si no hay un solo tipo de partícula de materia oscura? ¿pero muchos?

Así como la materia normal tiene un montón de partículas diferentes, también podría la materia oscura. Pero debido a que las partículas normales y las oscuras no interactúan mucho, puede que nunca lo sepamos. Quizás la única forma en que podríamos observar estas partículas sería indirectamente, a través de su efecto gravitacional sobre la evolución del cosmos. Tapas de pensamiento explotando.

"Esto es bastante fascinante, "dice Vid, en lo que podría ser la mayor subestimación del mundo.

"Cada vez más personas creen que la materia oscura no es solo una partícula, sino una colección de partículas, quizás en una imagen especular del mundo que conocemos. Las partículas estándar que conocemos pero desconectado de nosotros excepto por la gravedad y no interactuando con nosotros de ninguna otra manera ".

Misterio invisible

¿Descubriremos alguna vez de qué está hecha realmente la materia oscura? Bien, vamos a dar lo mejor de nosotros. Miles de científicos de todo el mundo están buscando señales, probando nuevas ideas y desarrollando tecnologías alucinantes.

Solíamos pensar que el mundo era plano. Y que nuestro universo era visible. ¿Qué traerán las próximas décadas?

Este artículo apareció por primera vez en Particle, un sitio web de noticias científicas con sede en Scitech, Perth, Australia. Lea el artículo original.