¿Y si los misterios de la antimateria y la materia oscura estuvieran relacionados?
Un equipo de investigadores intenta, por primera vez, detectar materia oscura observndo como interactúa con la antimateria
¿Podrían la antimateria y la materia oscura formar parte de un único problema? Esa es la pregunta de la que ha partido un equipo de físicos de la colaboración BASE, del CERN (Centro Europeo para las Investigaciones Nucleares) y el Grupo de Excelencia PRISMA + de la Universidad Johannes Gutenberg de Mainz, bajo la dirección de Stefan Ulmer, del RIKEN Cluster for Pioneering Research.
Por primera vez, los investigadores han decidido explorar cómo la materia oscura influye sobre la antimateria (y no sobre la materia estándar) y para ello han llevado a cabo los primeros experimentos de laboratorio destinados a averiguar si tanto materia como antimateria interactúan, o no, de la misma forma con la materia oscura. Esto podría ser la clave que permitiera resolver ambos misterios a la vez. La investigación se ha publicado hace apenas unos días en Nature .
Por separado, los misterios de la antimateria y la materia oscura se encuentran entre los mayores a los que se enfrenta la física desde hace décadas. Pero nadie hasta ahora había intentado relacionarlos, tratándololos como diferentes partes de un mismo problema .
¿Dónde está la antimateria que falta?
En primer lugar, se supone que el Big Bang debería haber creado cantidades exactamente iguales de materia que de antimateria, pero miremos donde miremos, el Universo en que vivimos parece estar hecho solo de materia. No resulta complicado crear antimateria en el laboratorio , e incluso fenómenos naturales como los rayos la crean a menudo, pero sus partículas (exactamente iguales que las de la materia, pero con carga eléctrica opuesta) se aniquilan rápidamente en colisiones con la materia regular.
Las predicciones de los físicos muestran que el «exceso de materia» observado en el Universo supone un desequilibrio de nueve órdenes de magnitud. Pero nadie ha visto jamás una galaxia, o un simple planeta, hecho de antimateria, y hasta ahora la ciencia no ha conseguido explicar por qué existe esta asimetría.
¿Qué es y de qué está hecha la materia oscura?
Por otro lado, en el caso de la materia oscura, se sabe por incontables observaciones astronómicas que una «masa desconocida» e indetectable, que no emite ningún tipo de radiación, está influyendo en la forma en que las estrellas se mueven dentro de las galaxias. Cinco veces más abundante que la materia ordinaria, nadie hasta ahora ha podido determinar de qué está hecha exactamente esta «materia oscura» , ni tampoco cuáles son sus propiedades microscópicas.
Existen, eso sí, teorías al respecto. Una de ellas, por ejemplo postula que la materia oscura está formada por un tipo hipotético de partículas, los axiones, aunque nadia ha conseguido observar uno hasta ahora.
En busca de una solución
Así las cosas, los investigadores del grupo BASE del CERN empezaron a preguntarse si la falta de antimateria podría deberse a que interactúa de forma diferente con la materia oscura a como lo hace la materia ordinaria. Y se pusieron a trabajar sobre esa posibilidad. Para llevar a cabo sus experimentos, diseñaron especialmente un instrumento, llamado «trampa Penning», cuya misión es atrapar magnéticamente un único antiprotón (el equivalente en antimateria del protón), evitando que entre en contacto con la materia ordinaria y sea aniquilado.
Una vez capturado, midieron una propiedad del antiprotón llamada «frecuencia de precesión de espín», que en condiciones normales debería ser constante y cuyos cambios, si se detectaran, podrían explicarse por la interacción con partículas similares a los axiones, los hipotéticos componentes de la materia oscura.
En palabras de Christian Smorra, primer firmante del estudio, «por primera vez, hemos buscado explícitamente una interacción entre la materia oscura y la antimateria, y aunque no encontramos la diferencia que buscábamos , sí que hemos podido establecer un nuevo límite superior para la potencial interacción entre materia oscura y antimateria».
«De ahora en adelante -afirma por su partre Stefan Ulmer- planeamos mejorar aún más la precisión de nuestras mediciones de la frecuenca de precisión de espín del antiprotón (...) para hacer que la búsqueda de materia oscura sea aún más sensible».
Un método, pues, completamente nuevo de abordar ambos problemas y gracias al que podríamos, quizás dentro de no mucho, matar dos pájaros de un tiro.
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