Si la materia oscura está ahí afuera y ciertamente parece estar ahí, ¿qué podría ser?Ese es quizás el mayor misterio de la materia oscura.Las únicas partículas conocidas que cumplen el requisito de tener masa y no interactuar fuertemente con la luz son los neutrinos.Sin embargo, los neutrinos tienen poca masa y viajan por el espacio casi a la velocidad de la luz.Dado que son una forma de materia oscura “caliente”, no coinciden con los datos de observación que requieren que la materia oscura sea “fría”.Con los neutrinos excluidos, los cosmólogos están buscando una variedad de partículas hipotéticas que no hemos descubierto, quizás la más popular de las cuales se conoce como axión.
Los axiones se propusieron por primera vez en la década de 1970 como una forma de resolver ciertos problemas en nuestra comprensión.fuerza nuclear fuerte.Según la teoría, un axión debería ser una partícula grande que interactúa débilmente con la luz.Dependiendo de la masa propuesta de estas partículas, esta podría ser una solución al problema de la materia oscura.Desafortunadamente, los datos que recopilamos continúan descartando el modelo de axión.Las mediciones de espín nuclear descartan muchos modelos y las observaciones espectrales descartan otros.Hay muchas formas de ajustar el modelo de axión, pero ninguno de los experimentos intenta específicamente detectar el axión.Ahora un nuevo experimento puede explicar por qué.
En lugar de tratar de observar los axiones de forma experimental, este último trabajo utiliza modelos informáticos para simular los primeros momentos en el espacio.Usando un método conocido como refinamiento de malla adaptativa, el equipo pudo simular regiones del universo primitivo con mayor detalle que nunca.Descubrieron que poco después de un período de inflación, había vórtices similares a cuerdas que podían arrojar partículas de axión a áreas menos densas.Al comparar su modelo con la magnitud de agrupamiento observada de la galaxia, pudieron predecir la masa del axión.La incertidumbre en el valor de la masa es grande, pero es un rango que es más del doble de lo que pensamos.
Esto puede explicar por qué fallaron las búsquedas anteriores de axiones.La mayoría de los experimentos con axionesinteracción con campos magnéticos.Por ejemplo, una cavidad resonante con un fuerte campo magnético debe repeler cualquier axión que la atraviese.El axión luego emite un destello electromagnético que podemos detectar.Sin embargo, este tipo de experimento solo funciona con axiones menos pesados, alrededor de 20-30 microelectronvoltios.Este nuevo estudio predice que los axiones están más cerca de los 65 microelectrones voltios.Así que tal vez exista el axión, pero buscábamos el rango de masas equivocado.
El equipo continúa para ver si se pueden detectar más axiones.Una posibilidad se conoce como haloscopio plasmónico, una matriz tridimensional de cables delgados utilizados para crear metamateriales de plasma.Los axiones más pesados deben interactuar con los metamateriales de forma detectable.Sin embargo, este tipo de experimentación aún está lejos.
Los axiones no son la única solución posible para la materia oscura, por lo que existen otras opciones hipotéticas, incluso si finalmente se descartan.Y, como muestra este último estudio, los decepcionantes resultados de axion que hemos visto hasta ahora pueden no ser tan decepcionantes como pensábamos.Definitivamente vale la pena intentar encontrar el axión en el rango de masa más alto en la oscuridad.
referencia:Buschmann, Malte, et al.“Materia oscura en cadenas Axion con refinamiento de malla adaptativa.”Comunicaciones de la naturaleza 13.1 (2022): 1-10.