Copiaré y pegaré descaradamente parte de un artículo que escribí para una publicación de ciencia pop en mi escuela:
Si la materia oscura no es solo un arenque rojo, entonces debe consistir en algo. Los físicos han descartado a todos los sospechosos habituales, es decir. Todas las partículas que constituyen el modelo estándar de la física de partículas. No puede consistir en átomos normales, ya que los átomos normales interactúan con la materia clara y oscura evidentemente, ni puede consistir en neutrinos o cualquier partícula mediadora de fuerza. Por lo tanto, la materia oscura debe constituir una nueva clase de partículas hasta ahora sin descubrir. Y dado que la materia normal consiste en una variedad de partículas como protones y electrones, no sería irrazonable pensar que la materia oscura en sí incluye una variedad de partículas elementales. Por lo que sabemos, la materia oscura podría consistir en una clase completa de partículas nuevas que interactúan a través de una clase completamente nueva de fuerzas fundamentales, formando así una clase completamente nueva de estructuras cósmicas.
Sin embargo, a pesar de las posibles características exóticas que puede tener la materia oscura, los físicos solo pueden esperar encontrarla a través de las propiedades convencionales “ordinarias” que ya entienden. Dado que la materia oscura no interactúa con la luz, no es irrazonable suponer que no interactúa en absoluto a través de la fuerza electromagnética. Por lo tanto, para poder interactuar con la materia normal, debe ser a través de las otras tres fuerzas fundamentales conocidas: la gravedad, la fuerza débil y la fuerza nuclear fuerte. Sobre la base de esta restricción, los físicos teóricos han postulado que la materia oscura podría ser una WIMP o una partícula masiva de interacción débil. Los WIMP son partículas hipotéticas predichas por la supersimetría, una extensión especulativa del modelo estándar, que solo interactúa a través de la gravedad y la débil fuerza nuclear.
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Muchos de los experimentos destinados a detectar la materia oscura hacen uso de las propiedades predichas de los WIMP. Dado que los WIMP tienen la hipótesis de interactuar a través de la fuerza nuclear débil, su interacción con la materia ordinaria tendría lugar a escalas de pequeña longitud en el orden de un núcleo atómico. Como tal, muchos de los experimentos diseñados para detectar directamente la materia oscura se centran en eventos de retroceso resultantes de los WIMP que chocan con los núcleos. Uno de estos experimentos es la Búsqueda de materia oscura criogénica, que mide las vibraciones de los núcleos de germanio después de los retrocesos de germanio-WIMP. Dado que la vibración es sutil, los átomos de germanio se enfrían cerca del cero absoluto, y el calor producido por la vibración se toma como la firma de un evento. Otra clase de experimentos de detección directa implica el uso de gases nobles líquidos altamente puros, como el argón o el xenón. En estos experimentos, los retrocesos de WIMP-xenón excitan los núcleos de xenón a energías más altas. Cuando los núcleos caen de este estado excitado al estado fundamental, se emite un fotón. Este fotón se detecta directamente o a través de una cascada de electrones ionizados de otros átomos de xenón a medida que el fotón se mueve a través del volumen del líquido. Según el número de eventos registrados y el tamaño del volumen de xenón líquido, los físicos pueden determinar la masa aproximada del WIMP, que sería la firma única de la partícula. Hasta el momento, los dos experimentos principales de xenón líquido, el Proyecto de Materia Oscura XENON y el Detector de Xenón Subterráneo Grande (LUX) han arrojado resultados nulos para WIMP de baja masa. Es decir, si existe el WIMP, su masa es mayor que las escalas de energía que se han explorado hasta ahora.
También existen experimentos dedicados a detectar indirectamente la materia oscura basándose en propiedades aún más especulativas de los WIMP. Si el WIMP es su propia antipartícula, entonces la supersimetría predice que su autoaniquilación produciría un exceso de rayos gamma, positrones y antiprotones de alta energía. La detección de este exceso es el propósito del Espectrómetro Magnético Alfa de la Estación Espacial Internacional, un instrumento diseñado para registrar los rayos cósmicos que vuelan por el espacio. A partir de mayo de 2013, AMS ha producido los datos más prometedores que sugieren la detección de materia oscura. Sin embargo, el instrumento aún tiene que discriminar entre las diferentes fuentes posibles de partículas de alta energía. Los pulsars, que son estrellas de neutrones de alta magnetización y giro rápido, también son capaces de crear los rayos cósmicos que AMS mide como un evento de aniquilación WIMP positivo.
Incluso hay detectores más sensibles a solo unos años de distancia, ya que los equipos LUX y XENON están diseñando dispositivos que utilizarían más de una tonelada de xenón líquido. Además, la incapacidad de AMS para distinguir entre los eventos de aniquilación WIMP y los púlsares es solo temporal. Más datos de eventos de alta energía darían a los físicos la capacidad de determinar la fuente de los rayos cósmicos. De hecho, dentro de la comunidad física parece haber un optimismo general de que la verdadera naturaleza de la materia oscura pronto saldrá a la luz. Como dice Samuel Ting, el Premio Nobel que diseñó el AMS, “es solo cuestión de tiempo, quizás meses o unos pocos años”.
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Revelación completa: trabajé con The XENON Dark Matter Project durante algún tiempo. Si tiene más preguntas o desea obtener más recursos sobre el tema, me encantaría orientarlo en la dirección correcta.
Esperemos que alguien más pueda comentar sobre la energía oscura.
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Editar: En referencia a la respuesta de Mike Cavedon, me gustaría dirigirlo a la primera respuesta en la siguiente página: ¿Cuáles son todas las instancias de Pseudociencia que se propagan en Quora? Tenga en cuenta que sus ideas no son para nada convencionales.
