Imagen fantasma de la materia oscura

La materia oscura conforma la mayor parte de nuestro universo. Esto se sabe gracias a un gran número de observaciones y mediciones realizadas por investigadores expertos en el tema. Nuestros ojos sólo pueden distinguir el 15 por ciento del Universo; el resto es invisible. En esta parte visible se encuentran las estrellas, los cometas, los asteroides y, por supuesto, planetas como el que nosotros habitamos. Lo que se sabe de la materia oscura es que ésta tiene una masa enorme y es lo suficientemente fuerte como para desviar la luz por medio de su gravitación. Pero lo que existe dentro de ella, es decir, el tipo de partículas que la componen, es todavía un gran misterio para los astrónomos.

Uno de los problemas que ha limitado la identificación de los componentes de la materia oscura es que sus partículas o componentes no emiten onda ni radiación alguna. Se sabe que existen debido a su fuerza de gravedad medible, pero nadie les ha visto cara a cara. Es por esto que, desde hace varios años, investigadores han buscado describir y comprender, al menos teoréticamente, las partículas fantasmas. Este no es el único caso que la física de partículas ha tenido que resolver. En 1960, la Partícula Higgs o Bosón de Higgs se encontraba descrita sólo en papel. No fue sino hasta 2012 cuando físicos de la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN, por sus siglas en francés) en Ginebra, pudieron demostrar la tremenda aceleración de Higgs y por tanto su existencia.

Los axiones son los principales sospechosos

Al menos ya se le ha dado un nombre a las posibles partículas fantasma: axión. Andreas Ringwald, investigador del Instituto Alemán Electrón-Sincrotrón (DESY, por sus siglas en alemán) afirma que "desde hace tiempo, el axión era considerado un buen candidato para resolver el problema de la materia oscura”. Por medio de un acelerador de partículas que se encuentra en el instituto DESY, él y sus colegas buscaron sin éxito identificar y detectar al axión. Según Ringwald, "para lograr una evidencia es de mucha ayuda saber dónde buscar”. De otro modo, "el descubrimiento puede tardar décadas, porque el rango de búsqueda es inmenso”.

Ficha con retrato hablado obtenido de una supercomputadora

De momento, todo apunta a que esta teoría del axión como componente de la materia oscura es acertada. Un grupo internacional de investigadores –dirigido por el profesor Zoltán Fodor, de la Universidad de Wuppertal, Alemania, y conformado por Andreas Ringwald, físicos de la Universidad Eötvös-Loránd de Budapest, la Universidad de Zaragoza en España y el centro de investigación de Jülich– ha dado a conocer un perfil de la masa de un axion. Para esto, los investigadores se ayudaron de la supercomputadora JUQUEEN. De ahí obtienen una ficha de características con una imagen fantasma de las partículas buscadas. Sus resultados fueron publicados en la reconocida revista de investigación "Nature” el 2 de noviembre del 2016.

Así luce la “partícula criminal”

Un axión, dicen los científicos, se detecta en JUQUEEN como una masa de 50 a 1500 microelectrones. Lo que significa que este axión sería hasta 10.000 millones  de veces más ligero que un electrón. Entonces, se puede decir que hay aproximadamente diez millones de axiones por centímetro cúbico en el universo: "Ellos nos rodean por todos lados”, afirma el físico Ringwald. "Es decir estamos sumergidos en un baño de partículas”, pero ellas interaccionan tan poco con nosotros, “que parecen transparentes”. JUQUEEN también ha detectado que los axiones no están distribuidos equitativamente en el universo. Más bien ellos forman conglomerados y racimos que se asemejan a una red. En la Vía Láctea hay muchos más axones de los que hay en promedio en el universo (cerca de un billón por centímetro cúbico).

Como recompensa, al menos un premio Nobel

JUQUEEN y sus cálculos han permitido que los físicos enfoquen su búsqueda en un cierto rango de masa y con ayuda de un acelerador de partículas se pueden dirigir hacia los axiones. Por fin empieza el descubrimiento y Zoltán Fodor se alegra, porque "los resultados obtenidos comienzan la carrera que ayudará a revelar la cara secretea de estas partículas”. Esto supone que en un día no muy lejano se podrá demostrar la existencia de la partícula fantasma y se tendrá una sensación parecida a la que generó la confirmación de la existencia de la Partícula Higgs. Semejante hallazgo sería digno de un premio Nobel, como el que recibió el científico Peter Higgs en la disciplina de Física en 2013, medio siglo después de toparse con la partícula que lleva su nombre.

Autor: Fabian Schmidt (KML/EL)