(Inside Science) — El 85 por ciento de la materia del universo se considera materia «oscura», invisible para los humanos y nuestros instrumentos científicos. Sin embargo, los científicos no saben de qué está hecha la materia oscura o cómo se formó en el universo primitivo.

Ahora, un grupo de investigadores ha propuesto una nueva receta para la misteriosa sustancia: una partícula de materia oscura choca con una partícula ordinaria, convirtiéndola en una nueva partícula de materia oscura. Este proceso habría continuado hasta que el universo se asentara en la cantidad de materia oscura presente en la actualidad.

«Hay millones de modelos para explicar la materia oscura», dijo Torsten Bringmann, físico de la Universidad de Oslo en Noruega y uno de los autores del nuevo trabajo, publicado en la revista en noviembre. Cartas de verificación física. «Cuando escribes un modelo, debe incluir un mecanismo sobre cómo se produce la materia oscura, cómo explicar lo que sabemos sobre la materia oscura, que es exactamente cuánto hay».

Los científicos saben que la materia oscura debe existir en parte porque los bordes exteriores de las galaxias están girando más rápido de lo esperado, tan rápido que, según la cantidad de materia ordinaria en las galaxias, las galaxias deberían estar desgarrándose. Pero afortunadamente para nosotros todavía existen. Así que debe haber alguna materia invisible que ayude a mantenerlos unidos.

La materia oscura también se ha observado indirectamente en cúmulos de galaxias, que tampoco deberían permanecer juntos, y en fluctuaciones radiativas del Universo primitivo conocidas como fondo cósmico de microondas.

«Es bastante convincente que hay alguna forma de materia oscura en el universo y que en realidad es una parte muy importante de la materia», dijo Geneviève Bélanger, física del Laboratorio de Física Teórica en Annecy-le-Vieux, Francia. que no contribuyó al nuevo documento.

Bringmann dijo que hace unos 20 años, los físicos pensaron que la materia oscura probablemente estaba compuesta de partículas masivas hipotéticas pero no observadas que interactuaban débilmente, o WIMP. Estas partículas interactuarían con la materia ordinaria a través de la fuerza débil, que es una de las cuatro fuerzas fundamentales del universo. Aunque en realidad es más fuerte que la gravedad, la fuerza débil solo tiene un impacto a nivel subatómico.

Una forma en que se crearon y destruyeron los WIMPS en el universo primitivo es a través de un mecanismo llamado «congelación». Según esta teoría, los WIMP de materia oscura se empaquetarían junto con la materia ordinaria en un espacio denso y caliente en el Universo primitivo, lo que permitiría que dos partículas de materia oscura chocaran y se convirtieran en dos partículas regulares y viceversa.

A medida que el universo se expandía y enfriaba, las partículas de materia normal no tenían suficiente energía para colisionar y crear materia oscura. La probabilidad de colisión de partículas de materia oscura también se acercaría a cero. «Cuando el universo se expande tan rápidamente, las posibilidades de que eso suceda son cada vez más pequeñas. [dark matter particles] conocer», dijo Bringmann. Con el tiempo, la cantidad de materia oscura en el universo se estabilizaría.

La posible existencia de WIMP también es sugerida por teorías separadas en física de partículas. Pero los físicos han estado buscando WIMP con aceleradores de partículas y detectores subterráneos durante años, y aún no han descubierto ninguno.

Eso no significa que no haya WIMP. Howard Baer, ​​un físico de la Universidad de Oklahoma que no contribuyó al artículo, dijo que es posible que los WIMPS existan pero evadan la detección. Pero Bélanger dijo que debido a que nadie ha visto un WIMP todavía, «la gente está comenzando a explorar alternativas para explicar esta materia oscura».

Una explicación alternativa para la producción de materia oscura es un mecanismo de «congelación». Esta hipótesis sugiere que cuando comenzó el universo, existía poca o ninguna materia oscura, y la materia estándar y las partículas de materia oscura están unidas por una nueva fuerza no descubierta que es más débil que la fuerza débil. En el caso de la congelación, las partículas de materia normal colisionarían y producirían materia oscura con el tiempo, y finalmente se estabilizarían en la cantidad de materia oscura que existe actualmente en el Universo.

Al igual que el mecanismo de congelación, el nuevo mecanismo propuesto por Bringmann y sus colegas comienza con una pequeña concentración de partículas de materia oscura e interacciones entre partículas que son más débiles que la fuerza débil. Pero en lugar de afirmar que las colisiones de materia estándar producen materia oscura, proponen que una partícula de materia oscura y una partícula de materia estándar podrían chocar, produciendo dos partículas de materia oscura. Esto conduciría a un crecimiento exponencial en la cantidad de materia oscura a medida que más y más materia oscura choca con la materia normal y produce más y más materia oscura. «Una vez que entras en ese tipo de fase de autorreplicación, simplemente explotará», dijo Bringmann sobre el mecanismo propuesto.

Bélanger dijo que el mecanismo «es una alternativa totalmente viable y es interesante pensar en ello».

Los investigadores ahora necesitan ajustar este mecanismo a un modelo más grande de evolución de la materia oscura en el Universo primitivo, dijo Nausheen Shah, físico de la Universidad Estatal de Wayne en Detroit, Michigan, que no contribuyó al nuevo artículo. Shah también dijo que si bien es necesario construir más modelos, los autores presentan los conceptos básicos para un modelo intrigantemente simple en el documento que podría funcionar.

Para probar un modelo, los investigadores pueden buscar lo que el modelo implica que deberían ver en el universo hoy. Bringmann dijo que podría ser posible respaldar el modelo simple detectando ciertas distorsiones en el fondo cósmico de microondas.


Esta historia fue publicada originalmente por Inside Science. Lea el original aquí.



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