Descubren partículas que podrían permitir la detección de materia oscura

Un cambio de fase en el Universo primitivo y partículas llamadas HYPER podrían hacer que la materia oscura sea detectable en futuros experimentos. Los científicos sostienen que existió un solo cambio abrupto en la interacción entre la materia oscura y la materia bariónica o convencional en el Universo primitivo, que permitió concentrar "lo mejor de ambos mundos": tanto la cantidad correcta de materia oscura como una interacción precisa con la materia convencional. Las partículas HYPER, creadas a partir de ese cambio de fase, podrían detectarse en la actualidad.

Un equipo de investigadores de la Universidad de Michigan, en Estados Unidos, y la Universidad Johannes Gutenberg de Mainz, en Alemania, ha elaborado un nuevo modelo de materia oscura que promete concretar su detección a través de nuevos experimentos, según establecen en un artículo científico publicado recientemente en la revista Physical Review Letters. Hasta el momento, y a pesar de constituir el 85% de la materia del Universo, la materia oscura se ha mantenido oculta para los ojos de la ciencia.

¿El fin del misterio?

La materia oscura sigue siendo un misterio y no puede detectarse debido a que no parece interactuar con la luz, como lo hace la materia "normal" o bariónica, aquella que forma las estrellas, los planetas y a nuestros propios cuerpos. Actualmente, la única forma a través de la cual se puede inferir la materia oscura es mediante su interacción con la gravedad: su influencia gravitacional sería la que evita que las galaxias se desgarren a medida que giran y se mueven en el cosmos. 

Pero aunque su existencia no es puesta en duda por la mayoría de los especialistas, dado que de otra forma no se podría explicar el movimiento de las galaxias, hasta el momento nunca ha sido posible detectar materia oscura en un experimento. Ahora, el nuevo modelo elaborado por Robert McGehee, Aaron Pierce y Gilly Elor sugiere que la materia oscura podría estar compuesta de lo que sus autores llaman Reliquias de Partículas Altamente Interactivas, o HYPER. 

De acuerdo a una nota de prensa, tras la formación de la materia oscura en el Universo primitivo, la fuerza con la que interactuaba con la materia bariónica habría aumentado de forma abrupta y en un único cambio de fase. Como consecuencia de esto, la materia oscura sería detectable en la actualidad a través de la identificación de las partículas HYPER, que son el resultado de esa súbita variación en la fuerza de la interacción entre los dos tipos de materia. 

Lo mejor de ambos mundos

Además, esto explicaría por qué la materia oscura es tan abundante en el cosmos: el cambio de fase en los inicios del Universo habría generado un escenario perfecto, que los investigadores definen como “lo mejor de ambos mundos”. La frase sugiere la existencia, en ese pasado remoto, de la cantidad justa de materia oscura que permitió delinear el cosmos actual y una gran interacción con la materia convencional, que haría posible detectarla hoy rastreando las “huellas” de esas interacciones, que son las partículas HYPER.

Teniendo en cuenta que actualmente la materia oscura parece tener interacciones mucho más débiles con la materia “normal”, el modelo desarrollado por los científicos facilitaría su detección al identificar a las partículas HYPER en futuros experimentos. Según un artículo publicado en Space.com, las investigaciones actuales sobre la materia oscura tienden a descuidar la idea de las transiciones de fase o cambios de un estado físico a otro, que son comunes en la materia convencional, como por ejemplo en el cambio de sólido a líquido.

Por el contrario, el modelo HYPER se sustenta precisamente en una transición de fase, que habría sucedido en el Universo primitivo al cambiar la forma en que interactuaban la materia oscura y la materia cotidiana. Los científicos creen que este cambio de estado podría significar que la materia oscura sería realmente detectable en el Universo actual.

Referencia

Maximizing Direct Detection with Highly Interactive Particle Relic Dark Matter. Gilly Elor, Robert McGehee and Aaron Pierce. Physical Review Letters (2023). DOI:https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.130.031803