La materia oscura puesta a prueba
SE DESCUBRIÓ QUE...Luis González de Alba
Amarre usted una piedra con un lazo y déle vueltas. Tenga cuidado: si el lazo no es lo bastante fuerte o la piedra es lo bastante pesada, se romperá el lazo y la piedra saldrá volando contra la ventana.
Pues eso mismo debería ocurrirle a las galaxias: calculada su masa y su velocidad de rotación, nuestro hogar, la Vía Láctea, debería salir despedazada contra los confines del universo. Pero aquí está, con sus brazos elípticos llenos de estrellas, una muy mediana, el Sol y su cortejo de planetas. El "lazo" que la mantiene en forma es mucho más fuerte que la gravitación calculada a esa materia. Significa que hay más de la observada. ¿De qué está hecha? Se han lanzado hipótesis: que es desde materia común hasta partículas por completo diversas a las conocidas en los átomos.
El mes pasado, el journal Physics Letters B publicó "un detallado análisis realizado por un par de físicos teóricos de la Universidad Vanderbilt, EU: Robert Scherrer y Chiu Man Ho". Proponen una materia oscura compuesta de partícula dotadas de un extraño campo electromagnético en forma de dona, campos llamados anapolos. "Hay muy diversas teorías acerca de la naturaleza de la materia oscura. Lo que me gusta de ésta es su simplicidad, su originalidad y el hecho de que pueda ser puesta a prueba", dice Scherrer. Así es como en el artículo llamado "Anapole Dark Matter" los autores proponen que "una forma invisible de materia que integra el 85 por ciento de toda la materia en el universo podría estar constituida de un tipo de partícula elemental llamada fermión Majorana. La existencia de esa partícula fue predicha en los años 30, pero ha resistido tercamente a ser detectada".
Recordemos: los fermiones, nombre en honor al físico italiano Enrico Fermi, son uno de los dos tipos de partículas en el universo; el otro son los bosones, por el indio Satyendra Nath Bose, transportes de energía como el fotón o unidad de luz. Son fermiones todas las partículas que hacen átomos, como los quarks que en trío forman protones y neutrones o los electrones en torno a los núcleos atómicos. Son bosones las partículas de energía que los arman. El fermión de Majorana fue propuesto en 1937 por el italiano Ettore Majorana como una partícula que es a la vez su propia antipartícula: los quarks tienen como antipartícula antiquarks y el electrón al positrón, pero el bosón de la luz, fotón, es su propia antipartícula. Majorana propuso un fermión con una característica de bosón. Un vislumbre de su existencia lo obtuvo un equipo del Instituto Kavli (no se rían, griegos), Delft, Holanda, en 2012.
"Son muchos los físicos que han propuesto el fermión de Majorana para la materia oscura, pero Scherrer y Ho han hecho cálculos detallados que demuestran cómo estas partículas son las únicas que se ajustan a un raro tipo de campo magnético, en forma de dona (o torus), llamado anapolo. Ese campo le da propiedades diversas a las de partículas comunes que poseen campos con dos polos [como tiene un imán y como tiene la Tierra], lo cual explica por qué son tan difíciles de detectar".
El modelo de materia oscura de anapolos no exige fuerzas exóticas, emplea "el ordinario electromagnetismo que aprendiste en la escuela, la misma fuerza que pega magnetos al refrigerador, pero adelanta predicciones muy específicas acerca de la tasa a la que deberán aparecer en los vastos detectores de materia oscura excavados bajo tierra por todo el mundo. Estas predicciones muestran que pronto la materia oscura de anapolos debería ser descubierta o desechada por estos experimentos", dice Scherrer.
Así es como la ciencia prueba o rechaza sus propias hipótesis.
La existencia de materia que no vemos, pero mantiene la cohesión de las galaxias por su acción gravitatoria, fue propuesta en los años 30 del siglo pasado para explicar la rotación de racimos galácticos que permanecían unidos. "Luego, los astrónomos han descubierto que la velocidad a la que las estrellas giran en torno a galaxias individuales también está fuera de sincronización. Observaciones detalladas han mostrado que estrellas lejos del centro de sus galaxias se mueven a mucho más altas velocidades que las explicables por la cantidad de materia visible contenida en la galaxia. Asumir que contienen una gran cantidad de materia invisible, 'oscura' es la manera más directa de explicar esas discrepancias".
Es un bello ejemplo del pensamiento científico en acción: los cálculos no dan, el recuento de estrellas se rehace y no cambia, luego hay más materia. Y tanta como el 85 por ciento de todo el contenido del universo.
Los nuevos cálculos permiten poner a prueba si la materia oscura, ese 85 por ciento del universo, no es fácil de observar por estar constituida de fermiones de Majorana con campos magnéticos en forma de dona (torus, más técnicamente dicho). O no.
Twitter: @LuisGonzlezdeA
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