¿Cómo podría algo que tiene masa pasar a través de los objetos?

La respuesta simple es que la masa no tiene nada que ver con la capacidad de los objetos de pasar (o no pasar) entre sí.

La luz no tiene masa. Sin embargo, no pasa a través de muchos objetos. ¿Por qué? Porque interactúa con ellos. Esos objetos absorben o emiten fotones, no porque los fotones sean masivos, sino porque los objetos llevan carga eléctrica, y las cargas eléctricas absorben y emiten fotones cuando se mueven. (Los objetos ordinarios que son transparentes solo son transparentes en rangos muy estrechos de longitudes de onda que incluyen luz visible; en estos rangos, la disposición de las cargas es tal que la interacción con los fotones se cancela en gran medida, permitiendo que los fotones pasen más o menos sin obstáculos. )

Lo que pasa con la materia oscura es que no interactúa con cosas ordinarias. Sí, tiene masa. ¿Y qué? No tiene carga eléctrica, por lo que no es repelida por la nube de electrones que rodean los átomos de un objeto ordinario. No interactúa por medio de las interacciones nucleares fuertes o débiles, por lo que tampoco es repelido por los núcleos atómicos o sus partículas constituyentes. Y debido a que no interactúa con los fotones de ninguna manera, es completamente transparente en todas las longitudes de onda. Para que pueda brillar una luz a través de él, caminar a través de él, incluso pasar un haz de partículas extremadamente energético a través de él y nunca se sabe que está allí. Es transparente para todo. ( Actualización en respuesta a un comentario privado : puede interactuar muy débilmente a través de interacciones electromagnéticas o nucleares, pero si ese es el caso, aún no hemos podido detectar estas interacciones).

Podría, por supuesto, detectar su masa. Si, por ejemplo, un bulto de materia oscura de 100 kg se mantiene en su lugar en un laboratorio terrestre, su presencia podría detectarse fácilmente a través de su diminuta gravedad utilizando un péndulo de torsión. Pero eso es todo lo que hace su masa … una desviación diminuta de un instrumento muy sensible. Aparte de eso, no interactúa con nada. De hecho, tampoco interactúa con el piso del laboratorio, por lo que caería sin obstáculos hacia el centro de la Tierra, por lo que mantenerlo en su lugar podría ser un desafío insuperable, ya que requeriría interactuar con él por otros medios. que su masa … y eso es precisamente lo que no podemos hacer cuando se trata de materia oscura.

Cuando llegas al nivel de la física de partículas, te das cuenta de que los “objetos” son un concepto mucho más confuso de lo que estamos acostumbrados. Tenemos partículas que pueden o no interactuar entre sí de varias maneras, a través de diversas fuerzas en diferentes grados. Los átomos son colecciones de partículas que interactúan entre sí de tal manera que no se atraviesan entre sí, y eso forma la base de casi toda la materia con la que estamos acostumbrados a tratar. Pero los electrones, protones y neutrones en un átomo no son pequeñas esferas sólidas. Son puntos, en el sentido matemático, con una ubicación pero sin tamaño. Si algo no interactúa con ellos, no pueden chocar.

Los fotones exhiben este comportamiento con ellos mismos. Toma 2 láseres y forma una X, para que se golpeen en el medio. Los dos haces se atraviesan sin verse afectados, porque los fotones no interactúan entre sí. Ellos interactúan con los electrones y, por lo tanto, golpean los átomos.

El Axion simplemente no tiene que interactuar ni con la luz ni con la materia atómica y será invisible y pasará a través de los objetos. Esta es una propiedad que se esperaba que las partículas de materia oscura tuvieran.

A2A: siempre que la partícula no esté sujeta a la fuerza electromagnética o fuerte, no queda nada para detener el paso de las dos partículas entre sí con nada más que influencia gravitacional. ¿Qué más esperabas estar en el camino? La mecánica cuántica dice que si quitas esos campos no tienes una partícula y si una partícula no tiene un tipo de campo, no interactuará con uno que sí la tenga; No hay nada más en la partícula más allá de estos campos.

En una nota especulativa, me parece probable que se descubra que la materia oscura también interactúa a través de algún mecanismo de fuerza débil, así como la gravedad; Esto es puramente una suposición educada debido al requisito de hacer que desaparezcan ciertos problemas de simetría conocidos en el modelo estándar, que es más o menos como se postuló el Axion, como una forma de resolver potencialmente las violaciones de conservación en el modelo estándar. ¡Pero una suposición no lo hace realidad!


Los neutrinos tienen masa. Cada segundo, día y noche, miles de millones de neutrinos solares pasan cada centímetro cuadrado de su cuerpo. Lo importante para poder pasar un cuerpo es la sección transversal de dispersión. Esta sección transversal depende de las fuerzas de interacción involucradas: eléctrica, magnética, fuerte, débil, gravitacional. La gravitación es la más débil de todas las fuerzas. Si fuera solo para la masa, entonces no habría nada interesante en este universo. No caes a través de la Tierra debido a las fuerzas electromagenticas. Tiene las manos, los pies y la cabeza unidos a su cuerpo debido a las fuerzas electromagnéticas. Sientes una bala, debido a las fuerzas electromagnéticas que destrozan tu cuerpo. Claro, hay impulso, pero sin una sección transversal no hace mucho.

La materia oscura ignora las interacciones electromagnéticas hasta donde sabemos. Puede ser masivo, pero solo pasa a través de su cuerpo.

La materia regular ocupa espacio y excluye otra materia principalmente a través de interacciones electromagnéticas. Si el axión no tiene carga eléctrica u otro acoplamiento a la carga eléctrica (como dice el fotón como la partícula de intercambio para el campo EM), es un fantasma para los aspectos más importantes de la materia.

Me gustó una analogía que usaron en un especial de NOVA: si la entrada de un átomo era del tamaño de una canica y se colocaba en la entrada de un campo de fútbol, ​​el electrón más cercano estaría cerca del poste de la portería. La gran mayoría de la materia es un espacio vacío. Otro que me gusta se refiere a un neutrino. Si creó una pared que tenía un año luz de espesor (6 billones de millas) y estaba hecha de plomo, un neutrino podría ser detenido por ella, pero la mayoría no lo hará y pasará a través de toda la pared.

En cuanto a un Axion, tal vez sea materia oscura, sí, y la materia oscura también podría ser nueces muy pequeñas. Nadie tiene idea de qué es la materia oscura y cualquiera que diga que sabe o piensa que es algo específico solo está adivinando … al menos hasta ahora.

Evidentemente, las balas tienen masa, pero se ven rutinariamente a través del aire y los sólidos.

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