Un gravitino superpesado se propone como candidato a la materia oscura

La materia oscura -se supone- es cinco veces la materia que conocemos, pero parece demasiado elusiva y los físicos están buscando una solución razonable. Se han hecho toda clase de experimentos para cazar literalmente a las partículas que podrían estar formando la materia oscura, pero nadie hasta ahora ha encontrado nada.

Ahora, investigadores del Instituto Max Planck han propuesto una partícula hipotética, que podría estar detrás de la materia oscura: el gravitino superpesado, y además han bosquejado cómo podría ser encontrado.

Por los años 1930s, los astrónomos empezaron a notar que las galaxias se movían mucho más rápido que lo que deberían moverse de acuerdo a la masa que se podía observar. Los cálculos llevaron a la conclusión de que había muchísima más masa de la que podíamos ver y a eso se le llamo la materia oscura.

Desde entonces, los físicos han investigado de qué puede estar hecha la materia oscura. Se han sugerido una variedad de modelos diferentes, en donde hay fotones oscuros, axiones, partículas que interactúan de forma débil, macro partículas del tamaño de planetas enanos e incluso partículas escalares que son más antiguas que el Big Bang. Pero todas las teorías tienen un problema, no se ha hallado evidencia alguna de todas estas partículas.

Los investigadores del Instituto Max Planck han desarrollado ahora un modelo que tiene un nuevo candidato para la materia oscura: el gravitino superpesado, que ha estado por mucho tiempo en la lista de partículas potenciales.Esta partícula hipotética no solamente tendría una gran masa, sino que interactuaría con la materia normal vía otras fuerzas.

La materia oscura parece solamente interactuar con la gravedad, y es que por eso se midieron las velocidades de las galaxias que no concordaban con sus masas.

«La expectativa común es que la materia oscura está hecha de partículas elementales y que no ha sido posible detectar la partícula de la materia oscura porque ésta solamente interactúa con la fuerza gravitacional», dice Hermann Nicolai, el autor de dos estudios describiendo las nuevas partículas.

«En particular, nuestro esquema predice la existencia de gravitinos superpesados, los cuales, a diferencia de los candidatos usuales, podrían interactuar fuertemente con el electromagnetismo de la materia ordinaria».

El equipo ha calculado que los gravitinos superpesados podrían tener una masa de 0.02 miligramos, y aunque no parece muy pesado, es cerca de 10 quintillones de veces más pesado que la masa del protón o del neutrón. Con esta enorme masa, las partículas podrían ser muy difusas en el universo o bien, podrían llevar a un colapso. Pero si se tuviese una partícula por cada 10 mil kms cúbicos, sería suficiente para explicar los efectos de materia oscura que los astrónomos ven.

La Tierra podría ser usada como un detector gigante de gravitinos superpesados, pues muchos habrían pasado por la Tierra en los últimos 4.5 mil millones de años y si así fuese, podrían haber dejado prueba de ello.

Como los gravitinos superpesados podrían interactuar con las fuerzas nucleares y el electromagnetismo, podrían dejar trazas de ionización en las rocas. El problema sería ahora distinguir entre la ionización hecha por estas hipotéticas partículas y otras más comunes y reales.

«La radiación de ionización se conoce por los defectos que dejan en la estructura de los cristales», dice Nicolai. «Sería posible detectar trazas de esto en cristales que podrían mantenerse estables sobre millones de años.

La investigación se publicó en dos artículos en el Physical Review Letters y el Physical Review D.

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