No Son Partículas, Sino Pedazos: La Materia Oscura Se Vuelve Más Extraña

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La materia oscura, uno de los mayores misterios de la física moderna, puede no consistir en pequeñas partículas, como la mayoría de los científicos creen, sino que puede consistir en trozos tan grandes como un asteroide.

La materia oscura no puede estar hecha de partículas diminutas como la mayoría de los científicos cree, sino que puede consistir en grandes trozos de materia extraña en cualquier lugar, desde el tamaño de una manzana hasta un asteroide, dijeron los investigadores.

Actualmente, uno de los mayores misterios de la ciencia, se cree que la sustancia invisible llamada materia oscura constituye cinco sextos de toda la materia en el universo. Sin embargo, nadie sabe cómo se ven las piezas de materia oscura.

En un nuevo estudio, los investigadores delinearon su idea de que la materia oscura está hecha de partículas que llamaron "macros". Los científicos teorizaron que si estas partículas fueran tan densas como los núcleos atómicos, no podrían ser más pequeñas que 0.12 libras (55 gramos). Si lo fueran, los detectores de partículas existentes ya los habrían visto. Al mismo tiempo, las macros no podrían tener más de 2.2 billones de billones de libras (1 billón de billones de kilogramos), porque entonces su campo gravitatorio sería lo suficientemente fuerte como para deformar la luz de las estrellas, un fenómeno que los astrónomos tampoco han visto.

En cuanto a cómo estas partículas pueden haberse formado en el universo temprano, dijeron los investigadores. En aquel entonces, el cosmos todavía estaba extraordinariamente caliente, alcanzando temperaturas de más de 6.3 trillones de grados Fahrenheit (3.5 trillones de grados centígrados), comparable a la temperatura en el centro de una supernova masiva. En estas condiciones, las macros podrían haberse ensamblado a partir de partículas llamadas quarks, las partículas más básicas que forman los protones y los neutrones.

Hay seis tipos de quarks: arriba, abajo, arriba, abajo, encanto y extraño. Los protones y los neutrones están compuestos de quarks arriba y abajo: los protones se componen de dos quarks up y uno de quark down, mientras que los neutrones se componen de dos quarks down y uno de quark up. Los investigadores dijeron que tanto estos quarks ordinarios como los quarks extraños podrían haberse combinado para formar macros de materia oscura.

Los quarks extraños normalmente tienen vidas extremadamente cortas, y hasta ahora los científicos solo los han visto dentro de los aceleradores de partículas. Sin embargo, los neutrones también son altamente inestables por sí mismos, pero son estables cuando están unidos con protones en los átomos, dijo Glenn Starkman, coautor del nuevo informe y físico teórico de la Universidad Case Western Reserve en Cleveland. Entonces, podría ser que los extraños quarks creados poco después del nacimiento del universo se unieran a otras partículas para producir materia extraña estable. Y esto podría constituir materia oscura.

Los macros que se hicieron cuando comenzó el universo serían fríos y oscuros ahora, dijeron los investigadores. [Los 9 mayores misterios sin resolver en la física]

Esta nueva idea surge en un momento en que los investigadores están analizando nuevamente la posibilidad de que la materia oscura esté hecha de partículas que los científicos ya han creado y detectado, a diferencia de una nueva partícula exótica.

El consenso entre los científicos en este momento es que las partículas de materia oscura interactúan muy débilmente, en todo caso, con las fuerzas conocidas dentro del universo. Como tal, la materia oscura se teoriza para ser invisible y casi completamente intangible, en su mayoría solo detectable a través de la fuerza gravitacional que ejerce.

Hace varias décadas, los científicos propusieron dos posibilidades sobre la naturaleza de las partículas exóticas de materia oscura. Una era que la materia oscura estaba hecha de axiones, que se pensaba que eran partículas de baja masa que interactúan débilmente. La otra era que la materia oscura estaba hecha de partículas mucho más grandes llamadas WIMPS, o partículas masivas de interacción débil.

Sin embargo, durante las últimas tres décadas, los físicos no han encontrado evidencia para ninguna de las dos proposiciones.

Los científicos estaban especialmente intrigados por WIMPS, porque la existencia de tales partículas podría confirmar una idea conocida como teoría de la supersimetría, que a su vez podría ayudar a conducir a una "teoría de todo" que pueda explicar todas las fuerzas conocidas del universo.

Pero mientras estas sugerencias fueron examinadas, la idea de que la materia oscura estaba en algún lugar entre lo ordinario y lo exótico "no se ha descuidado por completo", dijo Starkman. "Pero ha sido mayormente relegado a los remansos del campo, porque la gente tenía muchas esperanzas sobre la supersimetría y las posibilidades de que le diera un candidato de materia oscura al WIMP".

Ahora, los investigadores están investigando ideas sobre la materia oscura que pueden no requerir nueva física para explicar la existencia de la sustancia misteriosa. Las macros son una de esas ideas. Las ideas encajan dentro del Modelo Estándar de la física de partículas, que es la mejor descripción actual del mundo subatómico.

"Hay una gran ventana abierta para que emerja materia oscura del Modelo Estándar", dijo Starkman.

El estudio sobre macros también descartó ciertas grandes masas para los objetos. Los científicos calcularon que las macros no podían pesar entre 220 billones y 220 billones de libras (100 billones y 100 billones de kg). Si fueran de este tamaño, los campos gravitacionales de Macros habrían distorsionado los rayos gamma de los estallidos de rayos gamma, las explosiones más poderosas del universo, de maneras que no se han visto.

Además, si las macros tienen una masa extremadamente alta, solo golpearían la Tierra una vez cada mil millones de años, explicando por qué los científicos aún no han detectado los objetos. Si las macros son de masa relativamente baja, aunque podrían golpear la Tierra con mayor frecuencia, podrían no dejar ninguna evidencia reconocible, dijeron los investigadores.

Sigue siendo incierto cómo los investigadores podrían detectar las macros, si estos objetos existen. Una forma es buscar distorsiones en la luz de las estrellas y los rayos gamma que pueden causar las macros de alta masa.Otra es buscar pistas que las macros de masa relativamente baja podrían dejar en la roca, dijo Starkman.

Starkman y los coautores David Jacobs y Bryan Lynn presentaron sus hallazgos a la revista Monthly Notices de la Royal Astronomical Society.

Siga WordsSideKick.com @wordssidekick, Facebook y Google+. Publicado originalmente en WordsSideKick.com.


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