Según
estimaciones, que se resumen en este gráfico de la NASA, alrededor del 70% del
contenido energético del Universo, consiste en energía oscura, cuya presencia
se infiere en su efecto sobre la expansión del Universo, pero sobre cuya naturaleza
última se desconoce del todo. Crédito: Wikimedia Commons
Una partícula teórica que se
adapta podría explicar la expansión
acelerada del Universo.
Nuestro Universo crece y se hace un poco más grande cada día, el
espacio vacío se expande, las galaxias se separan más y más, incluso la luz
estelar que atraviesa esta “hinchazón de nada” se estira cual goma elástica.
Es abrumadora la evidencia
astronómica de la acelerada expansión
del Universo; pero ¿Qué es lo que está apartándolo?
Se esfuerzan los físicos de
partículas en responder a preguntas tales
como cuáles son las leyes más fundamentales de la naturaleza. Pregunta que los
tiene en aprieto ya que es diferente a todo lo demás.
Amol Upadhye un teórico en
post-doctorado en la Universidad de Wisconsin, Madison ha dicho: “Si entendemos a la gravedad correctamente,
entonces hay alguna otra sustancia en el universo que compone aproximadamente
los dos tercios de la densidad total de energía y que se comporta de manera
totalmente diferente a la materia normal; así que el gran misterio es, ¿Qué es
esto?”
Esta materia es energía oscura,
pero aparte de su ostensible efecto empujador en el cosmos, los científicos
saben muy poco. Sin embargo, los teóricos como Upadhye sospechan que si realmente
hay algo que está causando el espacio
vacío para expandirse, y hay una buena probabilidad de que se debe a la producción
de una partícula oscura.
Pero para acoplarse con la observación cosmológica, una partícula de
energía oscura requeriría una serie de propiedades desconcertantes. Por un
lado, tendría que comportarse como un “camaleón”, es decir, que necesitaría algo
semejante para alterar sus propiedades en función de su entorno.
Esta partícula, en las profundidades del espacio “vacío”, y casi sin masa, minimiza su atracción
gravitatoria a otras partículas. Pero aquí en la Tierra (y en cualquier otra
región densamente poblada del espacio), esta partícula cual camaleón, tendría
que hincharse hasta tener una masa mucho mayor, la cual limitaría su capacidad
para interactuar fácilmente con la materia ordinaria al mismo tiempo que la
hace casi invisible para la mayoría de los detectores.
Upadhye comenta: “Si la materia fuera
música, entonces la materia ordinaria sería como las teclas de un piano; cada
partícula tiene una masa discreta, al
igual que cada tecla de piano toca una sola nota. Pero las partículas de
camaleón sería como la diapositiva en un trombón y capaz de cambiar sus
lanzamientos en función de la cantidad de ruido de fondo”.
Además de una masa deslizante, las partículas
camaleones necesitarían ejercer una presión negativa. Clásicamente, la presión
es la fuerza que las partículas ejercen en su recipiente. Cuando el recipiente
está hecho de materia (como el caucho de un globo), se expande a medida que
aumenta la presión interna, y se relaja de nuevo a la normalidad cuando la
presión disminuye. Pero cuando el contenedor está hecho de nada, es decir, el
recipiente es el espacio-tiempo, el efecto inverso sucede. Por ejemplo, cuando
un globo de cumpleaños se llena de aire, el espacio vacío circundante se
contrae ligeramente. Pero cuando el globo libera aire y la presión disminuye,
el espacio vuelve a la normalidad.
Todas las partículas conocidas
contraen el espacio a medida que aumentan su presión y relajan el espacio cuando
su presión se aproxima a cero. Pero para expandir realmente el espacio, una
partícula necesitaría ejercer una presión negativa - una idea que es totalmente
ajena en nuestro mundo físico macroscópico pero no imposible en una escala
subatómica.
“Esta fue en realidad la idea de Einstein", dice Upadhye "Si
metes una sustancia con una presión negativa en las ecuaciones de la
relatividad general obtienes esta expansión acelerada del universo".
Una partícula que se desplaza en masa
y que se expande en el espacio sería diferente a cualquier otra cosa en física.
Pero los físicos esperan que si tal partícula existe, sería abundante tanto en
las profundidades del espacio como aquí en nuestro propio sistema solar. Varios
experimentos han buscado indirectamente partículas camaleón vigilando de cerca
las propiedades de la materia ordinaria y buscando cualquier efecto parecido al
camaleón. Pero mediante el Telescopio Solar del CERN Axion, o el Experimento
CAST, esperan capturar camaleones directamente a medida que se irradian del sol.
"El Sol es nuestra mayor fuente de partículas", dice Konstantin Zioutas, portavoz del
experimento CAST. "Si los camaleones
existen, entonces podrían copiosamente ser producidos en el Sol."
El Experimento CAST es un telescopio especializado que busca
partículas raras y exóticas que emanan del Sol y del universo primitivo.
Zioutas y sus colegas recientemente instalaron una lupa especial dentro de CAST
que recoge y concentra partículas en una membrana altamente sensible suspendida
en una cavidad electromagnética resonante. Su esperanza es que si las
partículas camaleón existen y son
producidas por el Sol, registrarán la
presión muy pequeña que estas partículas de flujo deben ejercer mientras que se
reflejan de la membrana cuando el Sol está en la visión.
Hasta ahora no han visto nada
inesperado, pero nuevas mejoras harán
que su experimento sea aún más sensible tanto a las partículas camaleones
solares como a otros exóticos fenómenos de origen cósmico.
"El misterio de la energía oscura es el mayor reto de la física, y
nada de lo que entendemos actualmente puede explicarlo", dice Zioutas. "Tenemos
que mirar el exótico de la exótica para posibles soluciones."
Fuente: Compilado de Symmetry
11.mar.2016 (Fermilab) Revista en línea - Sarah Charley
Traducción libre de SOCA
No hay comentarios:
Publicar un comentario