Científicos del Laboratorio Lawrence Livermore han formulado una nueva teoría que puede identificar por qué la materia oscura ha evadido la detección directa en experimentos terrestres.
Un grupo de físicos de partículas agrupados en el Lattice Strong Dynamics Collaboration, ha combinado las técnicas de la física teórica y computacional y utilizado masivamente el superordenador Vulcan de 2 petaflops de capacidad para idear un nuevo modelo de la materia oscura.
Hoy se identifica como naturalmente "furtiva" (es decir, al igual que los aviones invisibles al radar), pero debió ser fácil de ver a través de las interacciones con la materia ordinaria en las condiciones de plasma a extremadamente alta temperatura que impregnaba el universo temprano.
"Estas interacciones en el universo temprano son importantes porque las abundancias en materia ordinaria y oscura de hoy son muy similares en tamaño, lo que sugiere que esto ocurrió debido a un acto de equilibrio realizado entre los dos antes de que el universo se enfriase", dijo Pavlos Vranas, uno de los autores del artículo, que aparecerá en una próxima edición de la revista Physical Review Letters.
La materia oscura constituye el 83 por ciento de toda la materia del universo y no interactúa directamente con las fuerzas nucleares o electromagnéticas fuertes y débiles. La luz no rebota fuera de ella, y la materia ordinaria pasa a través con sólo la más débil de interacciones. En esencia invisible, ha sido denominada materia oscura ya que las interacciones con la gravedad produce efectos de choque en el movimiento de las galaxias y cúmulos galácticos, dejando una pequeña duda sobre su existencia.
La clave de la doble personalidad de la materia oscura es su composición y el milagro de confinamiento. Al igual que los quarks en un neutrón, a altas temperaturas, estos componentes con carga eléctrica interactúan con casi todo. Pero a temperaturas más bajas se unen entre sí para formar una partícula de material compuesto eléctricamente neutro. A diferencia de un neutrón, que está obligado por la fuerte interacción ordinaria de la cromodinámica cuántica (QCD), el neutrón sigiloso tendría que estar obligado por una nueva y, sin embargo, no observada interacción fuerte, una forma oscura de la QCD.
"Es notable que un candidato a materia oscura sólo varios cientos de veces más pesado que el protón podría ser una combinación de componentes con carga eléctrica y, sin embargo han evadido la detección directa hasta ahora", dijo Vranas.
Al igual que los protones, la materia oscura sigilo es estable y no se descompone durante tiempos cósmicos. Sin embargo, como QCD, produce un gran número de otras partículas nucleares que decaen poco después de su creación. Estas partículas pueden tener carga eléctrica neta, pero se habrían desintegrado hace mucho tiempo. En un colisionador de partículas con energía suficientemente alta (como el Gran Colisionador de Hadrones en Suiza), estas partículas se pueden producir de nuevo por primera vez desde los inicios del universo. Podrían generar firmas únicas en los detectores de partículas, ya que pueden ser cargadas eléctricamente.
"Experimentos o experimentos de detección directa en el Gran Colisionador de Hadrones pronto podrían encontrar evidencia de (o descartar) esta nueva teoría de sigilo de la materia oscura", dijo Vranas.
