¿Está la materia oscura mayormente hecha de ‘átomos oscuros’?

Los físicos actualmente creen que la mayor parte de la materia oscura del universo está hecha de partículas individuales, y el reto es descubrir qué tipo de partículas son. Una nueva investigación, no obstante, da un vuelco a esta suposición y dice que los datos observacionales y experimentales se explican mejor si la materia oscura existe como un compuesto de partículas – átomos de protones oscuros y electrones oscuros que actúan como el equivalente de materia oscura de la fuerza electromagnética.

Se piensa que la materia oscura forma más del 80% de la materia del universo. Como sugiere su nombre, la materia oscura no se revela a sí misma emitiendo luz debido a que no interactúa mediante el electromagnetismo. Se deduce su existencia a través de sus efectos gravitatorios sobre la materia normal.

El candidato favorito de los físicos para la materia oscura es una amplia clase de lo que se conoce como partículas masivas de interacción débil, o WIMPs, las cuales interactúan a través de la fuerza nuclear débil. Las WIMPs están en la línea de gran parte de las pruebas observacionales de materia oscura, pero aún quedan dos anomalías. Uno es el hecho de que el modelo WIMP predice que la materia oscura debería acumularse gravitatoriamente a todas las escalas de longitud, desde galaxias a estructuras sub-galácticas mucho menores. No obstante, esto no es lo que se observa – no se ha encontrado por parte de los astrónomos ninguna estructura de materia oscura menor de 400 años luz.

Y entonces llegó DAMA

El otro problema concierne al resultado de experimentos terrestres diseñados para detectar partículas de materia oscura directamente a través de su colisión con núcleos de materia común. Una de tales colaboraciones experimentales, ha generado cierta controversia afirmando que ha recopilado una prueba extremadamente sólida de materia oscura dentro de su detector. Por desgracia, los resultados de DAMA no pueden interpretarse como colisiones de WIMPs sin parecer fuertemente contradictorias con un número de otros experimentos de todo el mundo.

Ahora, David Kaplan y sus colegas de la Universidad Johns Hopkins en los Estados Unidos dicen que estos dos problemas podrían solventarse si la materia oscura no consta de partículas fundamentales individuales sino de compuestos de compuestos de “átomos” más grandes. Estos átomos estarían hechos del equivalente en materia oscura a los protones y electrones unidos por el equivalente a la fuerza electromagnética, y estarían acompañados de una cierta fracción de átomos ionizados – en otras palabras, electrones y protones libres.

Los investigadores señalan que la existencia de estas partículas cargadas habría alterado la evolución de la materia oscura en los inicios del universo. Las WIMPs, sin carga, se habrían desacoplado de la radiación normal menos de un segundo después del Big Bang, mientras que la materia oscura atómica, con su racción ionizada, habría permanecido en equilibrio térmico sin radiación oscura durante aproximadamente los primeros 20 minutos. El universo, por tanto, podría haberse expandido hasta un cierto tamaño antes de que ocurriese el agrupamiento gravitatorio, dictando el tamaño de las menores estructuras de materia oscura que vemos hoy.

Colisiones inelásticas

Para explicar la discrepancia entre DAMA y otros experimentos, Kaplan y sus colegas se basaron en una idea propuesta por Neal Weiner y David Tucker-Smith en 2001. Weiner y Tucker-Smith propusieron que las colisiones detectadas en DAMA eran inelásticas, que algún tipo de energía cinética se perdía debido a que en la colisión, las partículas de materia oscura absorben energía para hacerse ligeramente más masivas, y esas colisiones que rebajan la energía son mucho más probables de ocurrir con el relativamente pesado ioduro de sodio de los detectores de DAMA respecto a, digamos, los detectores de silicio y germanio del CDMS de los Estados Unidos. El grupo de Kaplan, por otra parte, dice que esta pérdida de energía puede explicarse mediante la entrada de átomos de materia oscura saltando a un nivel superior de energía cuando colisionan, más que debido a la creación de nuevas partículas que se postulan específicamente para este proceso.

Los investigadores admiten que hay una “tensión” dentro del modelo debido a que la explicación de la estructura perdida en el universo requiere que se ionice una fracción mayor de átomos oscuros lo que hace que no encaje con los resultados experimentales. Pero comentan que esta diferencia puede resolverse si se suponen distintas formas de halos para la materia oscura ionizada y atómica dentro de las galaxias.

El colega de Kaplan, Christopher Wells, admite que sus propuestas son especulativas pero que tienen el beneficio adicional de llevar a la materia oscura a una línea más cercana a la materia común que nos es familiar. Es más, dicen que los átomos de hidrógeno oscuro podrían unirse para formar moléculas de hidrógeno oscuro podrían unirse para formar moléculas de hidrógeno y que la formación de estas moléculas podrían llevar entonces a la creación de “estrellas oscuras” y otros objetos compactos. Añaden que la interacción de fotones oscuros con los fotones comunes podría llevar a líneas de emisión en los espectros de rayos gamma cósmicos.

¿Sin verdaderos problemas?

Daniel Hooper, astrofísico en el Fermilab en los Estados Unidos, no cree que los problemas que se abordan en el modelo dela materia oscura atómica sean problemas en absoluto – el problema de la formación de estructura está esencialmente resuelto mientras que los resultados de DAMA “no son convincentes”. “Dicho esto”, añade, “esos científicos que creen que estos problemas que necesitan soluciones, la idea de la ‘materia oscura atómica’ presentada qquí parece resolver los problemas con bastante facilidad”.


Autor: Edwin Cartlidge
Fecha Original: 21 de septiembre de 2009
Enlace Original

Comparte:
  • Print
  • Digg
  • StumbleUpon
  • del.icio.us
  • Facebook
  • Twitter
  • Google Bookmarks
  • Bitacoras.com
  • Identi.ca
  • LinkedIn
  • Meneame
  • Netvibes
  • Orkut
  • PDF
  • Reddit
  • Tumblr
  • Wikio

Like This Post? Share It

Comments (20)

  1. ¡La Materia oscura! Ese gran enigma sin resolver. Es tal el desconcierto que dicha “posible” materia genera entre los científicos de todo el mundo que, desde hace tiempo ya, no dejan de buscarle un sentido y, para justifica la presencia de esa “supuesta materia”, nos hemos agarrado a la materia fría oscura fría, a la materia oscura caliente, a los agujeros negros y estrellas marrones, a las WIMPs y también a ese otro proyecto que han dado en llamar DAMA, y, en realidad, todo ésto, lo único que deja al descubierto es la ignorancia que sobre el tema tenemos todos.

    Lo primero que habría que saber es el por qué pudieron formarse las galaxias a pesar de la expansión de Hubble, no parece que eso fuese posible en ausencia de una fuerza, ya allí presente, que retuviera a la materia luminosa (la bariónica) para que pudiera (después de 200.000 años a partir del Big Bang) formar las estrellas y Galaxias del UNiverso.

    ¿Que fuerza era esa que retuvo la materia conocida? ¿Por qué no se ha investigado más en ese campo? ¿No sería posible que eso que llamamos materia oscura estuviera ya allí, cuando la materia normal se produjo y se rompió la simetría reinante en aquel universo temprano, desgajandose la única fuerza primordial en las cuatro que ahora conocemos?

    Pero, si fue así, ¿dónde se escondió esa materia que sólo genera gravedad? Y, sobre todo, ¿De qué está conformada. Son partículas o está hecha de otra clase de objetos desconocidos por la Física?

    Nadie sabe, cuando hablamos de Materia oscura, la materia perdida, invisible o indetectable, qué es o de qué pueda estar hecha y, de esa manera, todos tienen sus teorías, conjeturas o hipótesis que, siendo más o menos peregrinas, tratan de encontrar una respuesta al misterio planteado.

    Las grandes estructuras del Universo, la Isotropía, las irregularidades observadas, el inexplicable alejamiento de unas galaxias de las otras, y, en definitiva, un sin fin de cuestiones que, no acamos de resolver y, todas ellas, todas, están implicadas con la materia oscura que, según se puede deducir de las observaciones, modelos y experimentos, está presente por todas partes pero, ¿donde?

    Cuando hablamos de todo esto, no puedo olvidarme de las fluctuaciones de vacío que, al igual que las ondas “reales” de energía positiva, están sujetas a las leyes de la dualidad onda/partícula; es decir, tienen tanto aspectos de onda como aspectos de partícula.

    Las ondas fluctúan de forma aleatoria e impredecible, con energía positiva momentáneamente aquí, energía negativa momentáneamente allí, y energía cero en promedio. El aspecto de partícula está incorporado en el concepto de partículas virtuales, es decir, partículas que pueden nacer en pares (dos partículas a un tiempo), viviendo momentáneamente de la energía fluctuacional tomada prestada de regiones “vecinas del espacio”, y que luego se aniquilan y desaparecen, devolviendo la energía a esas regiones vecinas.

    Si hablamos de fluctuaciones electromagnéticas del vacío las partículas virtuales son fotones virtuales; en el caso de fluctuaciones de la Gravedad en el vacío, son gravitones virtuales.

    Claro que, en realidad, sabemos poco de esas “regiones vecinas” de las que tales fluctuaciones toman la energía.

    ¿Qué es lo que hay allí? ¿Está en esa región la tan buscada partícula de Higgs?

    En realidad sabemos que las fluctuaciones de vacío son, para las ondas electromagnéticas y gravitatorias, lo que “los movimientos de degeneración claustrofóbicos” son para los electrones.

    Si confinamos un electrón a una pequeña región del espacio, entonces, por mucho que un trate de frenarlo y detenerlo, el electrón está obligado por las leyes de la mecánica cuántica a continuar moviéndose aleatoriamente, de forma impredecible.

    Este movimiento de degeneración claustrofóbico que produce la presión mediante la que una estrella enana blanca se mantiene contra su propia compresión gravitatoria o, en el mismo caso, la degeneración de los neutrones, mantiene estable a la estrella de neutrones que, obligada por la fuerza que se genera de la degeneración de los neutrones, es posible frenar la enorme fuerza de gravedad que está comprimiendo a la estrella.

    De la misma forma, si tratamos de eliminar todas las oscilaciones electromagnéticas o gravitatorias de alguna región del espacio, nunca tendremos éxito. Las leyes de la mecánica cuántica insisten en que siempre quedarán algunas oscilaciones aleatorias impredecibles, es decir, algunas ondas electromagnéticas y gravitatorias aleatorias e impredecibles.

    Estas fluctuaciones del vacío no pueden ser frenadas eliminando su energía (aunque algunos estiman que, en promedio, no contienen energía en absoluto).

    Claro que, como antes decía, aún nadie ha podido medir de ninguna manera la cantidad real de energía que se escapa de ese supuesto “vacío”, como tampoco se ha medido la cantidad de fuerza gravitatoria que puede salir de ese mismo espacio “vacío”.

    Si la energía es masa y si la masa produce gravedad, entonces ¿Qué es lo que hay en ese mal llamado “espacio vacío”?

    No puedo contestar de momento esa pregunta, sin embargo, parece que no sería un disparate pensar en la existencia allí, de alguna clase de materia que, desde luego, al igual que la bariónica que sí podemos ver, genera energía y ondas gravitacionales que, de alguna manera que aún se nos oculta, escapa a nuestra vista y solo podemos constatar sus efectos al medir las velocidades a que se alejan las galaxias unas de otras: velocidad de expansión del Universo que no se corresponde en absoluto, con la masa y la energía que podemos ver.

  2. Toranks

    Creo que aparte de traducciones, a veces nos vendrían bien algunas aclaraciones xD

  3. Toranks

    Contestando al primer comentario, que me ha resultado interesante aunque no me explique el artículo en sí, tengo una pregunta: Si hay fluctuaciones del vacío que crean gravedad ¿cómo se compensa esa creación de gravedad? ¿A dónde va la energía negativa o gravedad negativa? Como ya sabemos, la energía aunque fluctúe, no se crea, se transforma. De alguna forma hay que pagar la “deuda” de crear gravitones reales, al igual que los agujeros negros pagan la deuda de crear partículas reales en su horizonte de sucesos cuando la “pareja” cae dentro mientras que la que se convierte en real escapa. Pagan la deuda perdiendo masa o perdiendo velocidad de rotación, así que hay que explicar de alguna forma el pago de la “deuda” de crear partículas gravitatorias de las fluctuaciones del vacío.

    • Turok

      Responder brevemente a lo que preguntas es imposible eso son lecciones enteras de física.Así que lo que se me ocurre es que le echeis un vistazo al tema de la bariogenesis(proceso por el cual la cantidad de materia supera a la antimateria).El asunto de la violación de la Conjugación de carga y de la paridad y de la muy dudosa existencia de galaxias de antimateria ligadas por antigravedad. Revisando todos estos temas tambien saldrá la creación de pares particula-antiparticula, por que de hecho todo va ligado.

      • Fer xyz

        “Responder brevemente a lo que preguntas es imposible eso son lecciones enteras de física.”

        :) Yo diría que el que pregunta tiene similares conocimientos que tu.

        “..dudosa existencia de galaxias de antimateria ligadas por antigravedad”

        En la materia y la antimateria actúa exactamente igual la gravedad, no hay una antigravedad para la antimateria.

        • Turok

          El positrón (antimateria) debería poseer teoricamente su correspondiente antipartícula, de acuerdo con las simetría del universo.Esa patícula sería el antrigravitón, responsable de una interacción REPULSIVA que la mantendria alejada de su partícula.Mientras tú no dispongas lo contrario la gravedad siempre es ATRACTIVA. ¿Pero bueno, tu crees que hay galaxias de antimateria o no) y si las hubiera ¿Que las ligaría, para tí).Quizás no he entendido lo que quieres decir. En todo caso siempre me puedes dar tu versión.

          • Toranks

            La antipartícula del positrón es el electrón. Querrás decir el gravitón. Y no, no es repulsivo. La antipartícula del fotón es el fotón, por tanto la del gravitón también. Son sus propias antipartículas. La antimateria lo que tiene es la CARGA OPUESTA. Hay otra teoría, la de supersimetría, que predice que cada partícula tiene una simétrica. Quizás en este caso la supersimétrica del gravitón sea repulsiva. Pero lo que está claro es que el caso de la antimateria es sólo referente a la simetría de carga.

            • Turok

              Si tienes razón equivoque el nombre.Pero el gravitón tiene que tener un antigravitón.Aunque hay tambien que considerar que la fuerza de gravedad podría en lugar de ser el teorizado gravitón ondas electromagenticas, la gravedad no tiene por que considerarse una sola fuerza, en una se desarrollan ondas electromagneticas de doble polaridad,las cuales generan fuerzas contrapuestas(una fuerza de atracción y otra de repulsión),desde este punto de vista se podrian explicar la gravedad y la antigravedad:la fuerza de repulsión se manifiesta en la parte opuesta del campo que genera la gravedad, como si fueran dos fuerzas distintas cuando en realidad son la misma fuerza.Evidentemente la antimateria tiene carga de signo contrario, como dices.Y desde luego la mayor parte de físicos descartan que existan galaxias de antimateria que desde luego estará ligada por antigravedad(con efecto gravitatorio).Pero la teoría sobre élla existe y no está totalmente descartada.Desde luego si la gravedad esta compuesta de ondas electromagneticas con polaridades contrapuestas, en lugar de gravitones, podria pensarse en antigravedad que sujeta galaxias de antimateria.

              • Turok

                Ah! y se me olvidó decir que a veces me equivoco a no me expreso claro,por que tengo poco tiempo.Hay una estrella por ahi, que aboserve todo mi tiempo.

              • Fer xyz

                “galaxias de antimateria que desde luego estará ligada por antigravedad”
                Que no. Que la antimateria se liga por gravedad, no por antigravedad. La antimateria es algo muy común y conocido, desde desintegraciones de rayos cosmicos en la atmosfera a aceleradores de particulas. Si se coge un positron y un antiproton puede formarse un antihidrogeno, incluso se puede almacenar en una botellita especial. Y desde luego le afecta la gravedad igual que a cualquier material, la antimateria pesa igual que la materia.
                Turok, está muy bien ser aficionado a la ciencia, leer cosas divulgativas,etc. pero el darselas de ‘profe’ sin tener mucha idea como haces a menudo es ridículo. Es un sincero consejo.

                • Seguro?

                  Como se puede discutir sobre un tema que no es claro si para los cientificos mas dedicados, podra un ciego guiar a otro ciego? que arrogancia de algunos.

                  La antigravedad, es una fuerza teórica o hipotética predicha por las leyes de la física de altas energías que consiste en la repulsión de todos los cuerpos debido a una fuerza que es igual en magnitud a la gravedad pero en vez de ser atractiva, esta fuerza sería repulsiva.

                  La antimateria es un tipo de materia que es simétricamente igual a la materia ordinaria o como la conocemos, pero una de sus diferencias, es que sus cargas son completamente opuestas respondiendo a las leyes de la supersimetría del universo. Una de las creencias de la antimateria, es que es posible que su comportamiento sea también opuesto al de la materia ordinaria, al igual que otra de sus propiedades podrían también ser opuestas como el espín.

                  toda partícula, posee su respectiva antipartícula como por ejemplo el electrón posee su antipartícula que es el Positrón. Teóricamente y siguiendo este mismo patrón de conducta y comportamiento simétrico del universo, el gravitón también poseería su antipartícula y se llamaría (en principio) Antigravitón y que hipotéticamente hablado, sería una antipartícula elemental y si las propiedades y comportamientos de la antimateria son perfectamente opuestos al de la materia como la conocemos, el antigravitón sería responsable de una interacción repulsiva mediante una fuerza que mantendría a estas antipartículas separadas con una magnitud perfectamente igual a la ejercida por el gravitón para que se produzcan las interacciones atractivas.

                  A y señor xyz, si usted tiene los conceptos tan claro, lo invito a trabajar en el CERN, yo no porque vivo de recoger algas frutos leños, y leer, no pierda su tiempo dirigiendome sus dardos…

                  brikki don’t lose that number

                  • Fer xyz

                    “sus cargas son completamente opuestas respondiendo a las leyes de la supersimetría del universo”

                    Te equivocas y mezclas conceptos sin ton ni son. La supersimetria se refiere a que todo bosón tendria su fermión correspondiente y viceversa, no tiene nada que ver con la antimateria.

                    “el gravitón también poseería su antipartícula y se llamaría (en principio) Antigravitón”

                    Como ya te dijo Toranks la antiparticula del gravitón sería el propio gravitón. Al igual que pasa con el fotón o el bosón Z.

                    Podrias agradecer que te corrijan los errores en vez de encabezonarte en ellos y enfadarte infantilmente.

                • mas_sobre_antimateria

                  Bueno si es por tirar teorìas, mi turno, dado que no hay seguridad, mi comentario podria ser tan bueno como el resto o una porqueria.

                  La antimateria es de interés para los científicos porque, entre otras cosas, representa un universo similar pero inverso, como reflejado en un espejo, en el que la gravedad, por ejemplo, podría actuar en la dirección opuesta, con las cosas cayendo “hacia arriba”, según creen algunos físicos.

                  Cada partícula de materia tiene una antipartícula correspondiente de antimateria. Los electrones son partículas negativamente cargadas que rodean el núcleo de cada átomo. El positrón es una antipartícula con la misma masa y magnitud de carga del electrón pero exhibiendo una carga positiva. Cuando la materia ordinaria, como por ejemplo un electrón, se combina con una cantidad igual de antimateria, como un positrón, se convierte en partículas de alta energía o radiación electromagnética.

                  La antimateria es de interés para los científicos porque, entre otras cosas, representa un universo similar pero inverso, como reflejado en un espejo, en el que la gravedad, por ejemplo, podría actuar en la dirección opuesta, con las cosas cayendo “hacia arriba”, según creen algunos físicos.

                  Cada partícula de materia tiene una antipartícula correspondiente de antimateria. Los electrones son partículas negativamente cargadas que rodean el núcleo de cada átomo. El positrón es una antipartícula con la misma masa y magnitud de carga del electrón pero exhibiendo una carga positiva. Cuando la materia ordinaria, como por ejemplo un electrón, se combina con una cantidad igual de antimateria, como un positrón, se convierte en partículas de alta energía o radiación electromagnética.
                  En sus experimentos, los investigadores obtuvieron positrones a partir de una forma radiactiva del sodio. Vaciaron de positrones una botella magnética hacia una región pequeña en una superficie diana formada por un pedazo delgado de sílice porosa. Allí, los positrones se combinaron con electrones para formar espontáneamente una concentración alta de átomos de positronio inestables. Los átomos recientemente formados poblaron los poros de la superficie diana, y empezaron a chocar unos con otros, produciendo energía en forma de radiación gamma.

                  Esta es la primera vez que alguien ha podido observar un conjunto de átomos de positronio chocando unos con otros. Los investigadores sabían que tenían una densa colección de estos átomos porque, estando tan cerca unos a otros, se aniquilaban más rápido que cuando estaban aislados.

                  La investigación abre la puerta a experimentos futuros que usarían un láser de átomos de positronio para buscar hipotéticos efectos de antigravedad asociados con la antimateria, y medir las propiedades del positronio con una precisión muy alta.

                  Do it Again. ;)

                  • Fer xyz

                    “La antimateria es de interés para los científicos porque, entre otras cosas, representa un universo similar pero inverso, como reflejado en un espejo,”

                    No es necesario ir hasta otros universos, seguramente hay muchas máquinas que utilizan rutinariamente antimateria en tu ciudad:
                    http://es.wikipedia.org/wiki/Tomograf%C3%ADa_por_emisi%C3%B3n_de_positrones

                    ” en el que la gravedad, por ejemplo, podría actuar en la dirección opuesta, con las cosas cayendo “hacia arriba”, según creen algunos físicos.”

                    ¿que fisicos creen eso?

  4. Jorge

    Antimateria, antiparticulas, antigravedad, acabaremos por definir antimasa y finalmente antirealidad….

  5. LOKI

    Resulta curioso que elevando la vista hacia el universo nos encontremos con el infinito y más curioso todavía que observando lo más pequeño nos encontremos con el mismo concepto. Infinito por todas partes, tanto en un telescopio como en un microscopio. Todo es divisible hasta el infinito.
    Al final va a resultar más sencillo empezar por revisar el “aparato” de medición.

  6. Dark Vader

    Es el lado oscuro de la fuerza uffffff,es más poderosa que la normal uffffffff,pero no se ve ufffffff

    Que la fuerza oscura os acompañe uffffff….

  7. Turok

    Una de las esperanzas para avanzar en el conocimiento de la materia oscura (si es que existe), sería el hallazgo de un neutralino (una partícula de la supersimetria, que según se cree sería el mejor candidato para poder explicar la dichosa materia oscura). De todos modos, creo que aún no poseemos un conocimiento lo suficientemente sólido de las partículas fundamentales y de la energía, como para no pensar que puedan tener atributos que desconocemos.

  8. Poblador Anonimo

    Para avanzar en la Fisica se debe volver al punto donde se perdió el camino, eso ocurrio al hacer un consenso democrático en la convención que llamaron de Copenhaguen, donde aceptaron la interpretación que implicabla por ejemplo que del electrón solo se podía hablar de su existencia envirtud de su observación, y además por pura lógica deberían de ser consecuentes con ello en lo que respecta al a materia oscura, pues deberían concluir que si no la pueden observar entonces no existe, y no pueden hablar de la lógica o de los efectos, pues es fácil inferir de la existencia del electrón por sus efectos, o porque explica muy bien gran parte de la fisica.

    Por otro lado hasta lo que me he informado se ha encontrado la antiparticula de cada particula conocida, exepto del fotón y neutrino porqué son su propia antipartícula, para comprenderlo hay que ver a estas omo ondas que en caso de superponerse su efectos se anularían, claro que aquello de superponerla parece ser imposible en el sentido estricto de la palabra, pero un efecto similar si se usa para impedir que ondas de radio de algun equipo sean perceptibles.

    Ha por cierto se les gusta leer la biblia, la simetría particula antiparticula esta en consonancia con ella pues, en algun lugar del Antiguo Testamento dice que dios hizo todas las cosas por parejas, pero no debemos hacer generalizaciones indebidas, por ejemplo, no podemos afirmar ello de aquellas realidades que no son cosas, por ejemplo, las personas no tienen antipersonas, o el espacio un antiespacio, o la reliadad una antirealidad.

    Y para los que creen en contradicciones, avispense y desen cuenta que una contradicción equivale a un error, cuando se corrgie el error se ha hecho un avance, no lo que dijo alquien que de las contradicciones surge algo nuevo. ESforzemonos en corregir los errores, especialmente los nuestros que son los que parece que esta más a nuestro alcance corregir.

    Que tengan éxito en su busqueda de la ciencia, la sabiduría, el entendimiento, y todo bien especialmente el más importante.

Deja un comentario

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos necesarios están marcados *