06/11/2021

Materia oscura helada

Existe abundante evidencia, incluso proveniente de líneas observacionales que no tienen relación entre sí, de que en el universo existe, además de la materia ordinaria de la que estamos hechos, una substancia fantasmal que llamamos materia oscura. La primera sospecha de su existencia fue la manera en que rotan las galaxias y los cúmulos de galaxias. La materia visible que contienen no es suficiente para mantenerlos íntegros, es como que rotan demasiado rápido y deberían desarmarse. Salvo que tengan más materia, y por lo tanto más masa gravitatoria, que la que vemos brillar por todos lados. Ergo, materia oscura. A lo largo de las décadas se sumaron a estas rotaciones otras observaciones que también apuntaban a su existencia: lentes gravitacionales, cúmulos galácticos en colisión, propiedades de la radiación cósmica de microondas, y otras. Una tras otra fueron cayendo casi todas las hipótesis de su naturaleza: que eran los neutrinos, que era gas neutro y frío, que eran trillones de exoplanetas u otros cuerpos no brillantes, etc.

El exitoso modelo cosmológico moderno se llama ΛCDM (Lambda Cold Dark Matter: constante cosmológica y materia oscura fría). De acuerdo a él la materia oscura existe, es fría (lenta), es transparente (no interactúa con la luz; tal vez un nombre más adecuado sería materia transparente, pero oscura suena mejor), está formada por partículas que no son ni protones, ni electrones, ni neutrones, ni ninguna de las que aprendimos en la escuela, e interactúa con ellas de manera muy débil, tal vez sólo por gravedad. ¡Y es el 85% de toda la materia del universo!

Para diseminar lo que sabemos y lo que ignoramos sobre la materia oscura, y los intentos que los físicos estamos haciendo para detectarla en el laboratorio, se celebra desde hace unos años el Día de la Materia Oscura el 31 de octubre (apropiadamente, en Halloween). En Bariloche, donde el Laboratorio de Detección de Partículas y Radiación tiene un programa con varios proyectos para detectar materia oscura, hubo un evento buenísimo. Se asociaron con la heladería Rudolf para hacer ¡helado de materia oscura! Y el día 31 compartieron con quienes se acercaron a la heladería una charla sobre la materia oscura. Estuvo muy bueno, con muchos niños interesados y preguntones.

¿Qué es entonces? ¿De qué esta hecha? La materia oscura cósmica, digo, no el helado. No lo sabemos. Se conjeturan varias posibles partículas subatómicas, cuyas propiedades teóricas pueden anticiparse, ninguna de las cuales se ha detectado todavía. Es incluso posible que exista más de un tipo de partícula oscura, que haya todo un "lado oscuro" del universo (sector oscuro, lo llaman los especialistas, pero lado oscuro es mucho mejor, ¿no?), así como tenemos todas las partículas del modelo estándar que forman la materia ordinaria. Finalmente, hay que decirlo, es incluso posible que no sean partículas de materia, sino que sea una manifestación de que la gravedad no funciona como creemos que funciona (la Relatividad General), sino que haya que modificarla radicalmente y que eso resolvería el misterio. De todas estas cosas, insisto, hay abundante trabajo teórico y muchos experimentos en curso para zanjar las controversias que van quedando. Tal vez estemos a la vuelta de la esquina de su sensacional descubrimiento. A mí me encantaría que tengan éxito nuestros colegas de Bariloche y que su líder Xavier Bertou se gane el premio Nobel.


La curva de rotación que aparece al lado de mi foto de la galaxia NGC 253 es de:

J. Hlavacek-Larrondo et al., Deep Ha observations of NGC 253: a very extended and possibly declining rotation curve?, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 411:71-84 (2011).

3 comentarios:

  1. Que tema re interesante Guille! Quien sabe, quizás en un futuro no muy lejano tengamos nuestra tabla periódica de elementos oscuros!😆

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  2. ¡Realmente es algo que espero pronto descubran! Pero ya que estuviste saboreando, qué tal es? XD

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    1. No tiene sabor a chocolate, ni a frutas, ni a nada conocido y es súper oscuro. La verdad que lograron una buena metáfora.

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