Materia No Bariónica, Materia Oscura

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Mirar al cielo es una de las experiencias más gratificantes que existen.

Para aquellos pocos que son conscientes de la magnificencia y el impresionante misterio del cosmos, saben que Millones de misterios se esconden en nuestro cielo nocturno,

Hoy hablaremos de uno, de los millones de misterios, Es la materia oscura, eso que todo el mundo persigue y todas las mentes inquietas buscan darle una respuesta algunos con o sin estudios pero con un gigante interés como yo y otros con una gran carrera universitaria o un genial historial de investigaciones en busca de respuestas.

puedes ver la version en video aqui o en la parte inferior

 

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En busca de nuestro origen más intrínseco.

Para comprender un poco más sobre que es la materia oscura debemos entender que lo poco que vemos y conocemos como materia es decir materia ordinaria o materia bariónica, como todo lo que está hecho de átomos y otras partículas ya estudiadas como electrones protones y neutrones, solo compone el 4% del material existente en el cosmos

El 73% se trata de energía oscura hasta el momento un poco desconocida,

En este 73%Es donde se cree que domina la quintaescencia que es un tipo de materia hipotética que predice una aceleración ligeramente más lenta de la expansión del Universo que la constante cosmológica, también se cree que la energía oscura puede convertirse en materia oscura cuando es golpeada por partículas bariónicas, conduciendo así a excitaciones de partículas en algún tipo de campo dinámico, conocido como quintaesencia

También se cree que este inmenso espacio vacío está dominado por fuerzas igual de extrañas como fluctuación cuánticas ya predichas por la teoría cuántica de campos.

El 4% que es materia bariónica es decir materia ordinaria como todo aquello que podemos ver con nuestros sentidos y con máquinas especializadas, toda esta materia, es hasta donde sabemos, susceptible a todas las fuerzas conocidas hasta el momento.

El 23% restante se trata de materia oscura o materia no bariónica está muy probablemente se trate de partículas de baja interacción con la materia ordinaria esta podría ser susceptible a varias fuerzas conocidas y muy probablemente tenga sus propias fuerzas de índole totalmente desconocido, por lo que suponen un verdadero misterio ya que poco sabemos acerca de lo que se esconde en dentro de la materia oscura.

Este 23 % de materia desconocida por algún tiempo se pensó que estaba formada por materia caliente como los neutrinos propuestos en 1930 por el físico Wolfgang Pauli y descubiertos en 1956 por Clyde Lorrain y Frederick Reines, tienen una masa demasiado pequeña tanto que podrían estar pasando billones de ellos atreves de nuestro cuerpo sin tocar el núcleo de alguno de los átomos, de los cuales estamos hechos, se cree que la masa de un neutrino es menos de una milmillonésima de la masa de un átomo de hidrógeno. Los neutrinos convencionales son demasiado rápidos, o “calientes”, como para formar las estructuras de materia oscura densas que se necesitan para mantener los cúmulos de galaxias tal y como los observamos La materia oscura caliente es incompatible con los modelos cosmológicos por lo que se cree que es necesario la existencia de otro tipo de materia fría.

La teoría de la materia oscura fría, propuesta a mediados 1980, el nombre de materia fría es debido a que estas partículas se mueven muy despacio, y no interactúan con otras partículas bariónicas o partículas de materia ordinaria, esta no interacción reduce su visibilidad pero, se sabe que también tienen gravedad por eso sabemos que algo se esconde en la oscuridad.

Dentro de las partículas calientes se cree que podrían tener mucha más actividad entre ellas que con las partículas ordinarias y con mucha más intensidad como los neutrinos.

Partículas frías casi inertes en el espacio son el candidato más aceptado entre la comunidad científica para explicar la materia oscura, pero tenemos otros candidatos tenemos las wimp las superwimp y los axiones o WISP.

Sin embargo para que, esto sea un hecho aún debemos comprobar que la supersimetría es real tarea que lleva acabo el gran colisionado de hadrones en ginebra

La supersimetría postula que a cada clase de partícula conocida le corresponde una supercompañera hasta ahora no detectada. Su atractivo reside en que podría resolver varios problemas en de la física teórica.

Sin la supersimetría implicaría que las partículas desconocidas que componen la materia oscura tendrían interacciones mediante versiones ocultas de la fuerza electromagnética y débil talvez tendría fuerzas muy distintas.

Por una parte tenemos las SuperWIMP que experimentan la fuerza de gravedad pero no la interacción débil.

Y después tenemos las

WIMP (sigla en inglés de weakly interacting massive particles; en español “partículas masivas que interactúan débilmente”) estas interactúan débilmente, experimentan la fuerza de gravedad y la fuerza nuclear débil.

A pesar de ser las más aceptadas y de que muchos experimentos están en busca de ellas pero simplemente no aparecen en los resultados, experimentos como el DAMA, LUX, y el XENON y por supuesto el genial y hermoso gran colisionador de hadrones, están en la caza de las wimp.

Debido a estos problemas en la detección, muchos científicos se plantean realizar búsqueda en partículas aún más pequeñas y que interactúan aún menos como los axiones.

Estas partículas ultra ligeras reciben el nombre de WISP por weakly interacting Slim particles es decir partículas ligeras que interactúan débilmente.

Las WISP son interesantes ya que se desplazarían muy despacio y sus interacciones seria aun menores que de las WIMP, algunas simulaciones muestra como las WISP también podrían ser buenas candidatas para explicar la materia oscura fría, buenas debido a su baja interacción lo que les permite generar esas masas frías que muestran las simulaciones. Permitiendo ejercer gravedad pero muy poca interacción con la materia ordinaria. Yo personalmente como muchos científicos creemos que, por los datos hasta hora obtenidos,

Que son los axiones, los que componen la materia oscura fría. Y los cálculos son favorables desde el inicio del tiempo y las fuerzas principales, es decir el número de WISP creados en los primeros momentos del bigbang después de un equilibrio térmico concuerdan con el número teórico de materia oscura que hoy podemos ver. El axión es una partícula teórica de espín cero carga neutra y ultraligera prácticamente estable y que interacciona muy débilmente con el resto del modelo estándar Además, tras el equilibrio térmico, habrían formado un condensado de Bose-Einstein, ya que el axión es un teórico bosón formaría grandes cúmulos, en estado de bose-Einstein por ende el axión es el mejor candidato para construir la pieza restante de este magnífico puzle. Que es nuestro cosmos

 

Los axiones carecen casi completamente de masa, las mediciones cosmológicas indican que su mása es unos 2 billones de veces más pequeña que la masa del electro y unas diez mil veces más pequeña que la de los neutrinos, ya que si su masa es superior habría demasiada materia oscura y en este caso tampoco permitiría la evolución del cosmos que ahora tenemos,

El delicado equilibrio del cosmos indica que la masa de los axiones no puede superar los 1000 microelectronvoltios, ya que de ser así afectaría las reacciones nucleares y tendríamos que rescribir lo que ya sabemos sobre explosiones de supernova.

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¿Pero cómo encontrar algo tan pequeño?

El proyecto ALPs en Hamburgo Alemania, buscan axiones mediante experimentos basados en laser de alta potencia.

El láser proyecta el haz de luz sobre una pared opaca, antes de que el haz toque la pared, este pasa por un poderoso campo magnético, con la intención de que un fotón del láser y un fotón virtual del campo magnético generen un axión que podría atravesar la pared, y este al pasar por el proceso inverso se convertiría en un fotón que sería detectado del lado opuesto.

La propiedad que le permite al axión hacer esta hazaña es que tiene un acoplo no nulo con el fotón, lo que significa que en el seno de un campo magnético, el axión puede convertirse en un fotón y viceversa, el fotón en axión.


fuentes y para saber más:

http://www.sciencemag.org/content/342/6158/552

http://francis.naukas.com/2013/11/09/la-busqueda-de-las-axiones-como-candidatos-materia-oscura/

http://francis.naukas.com/2010/10/24/particulas-wimp-de-materia-oscura-ocho-veces-mas-pesadas-que-el-proton-observadas-en-el-centro-de-la-via-lactea/

http://arxiv.org/abs/1310.8327

http://www.investigacionyciencia.es/blogs/astronomia/17/posts/la-quintaesencia-o-el-ter-moderno-10313

http://www.fisica.unam.mx/noticias_particulasexoticasmatosc2012.php

http://mnras.oxfordjournals.org/content/448/2/1816.full

http://arxiv.org/abs/1406.0502

http://francis.naukas.com/2015/04/17/sobre-el-descubrimiento-de-la-materia-oscura-en-el-lhc-run-2/

Investigacion y ciencia marzo 2015

Investigación y ciencia 412 enero 2011

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