Una nueva búsqueda de materia oscura ha resultado con las manos vacías, pero, en el lado positivo, el esfuerzo proporcionó importantes límites que ayudarán a futuros experimentos a reducir la búsqueda de esta elusiva sustancia.
La mayoría de los astrónomos creen que la materia oscura representa el 85 por ciento de toda la masa del universo, y que su existencia explicaría la aparente gravedad extra detectable alrededor de las galaxias y dentro de enormes cúmulos de galaxias. Sin embargo, hasta ahora nadie ha podido identificar de qué está hecha la materia oscura.
Hasta hace poco, el principal sospechoso había sido una especie de partícula llamada WIMP, que es un claro acrónimo de Weakly Interacting Massive Particles. Se cree que estas partículas teóricas apenas interactúan con la materia normal, excepto cuando se trata de la gravedad. Sin embargo, el Gran Colisionador de Hadrones (LHC), el acelerador de partículas más grande y potente del mundo, no ha logrado encontrar pruebas de la existencia de WIMP.
Por lo tanto, los teóricos tienen que luchar para encontrar teorías alternativas sobre lo que podría ser la materia oscura.
«Las WIMP son una clase de partículas que, según la hipótesis, explican la materia oscura, ya que no absorben ni emiten luz y no interactúan fuertemente con otras partículas», dijo Deepak Kar, profesor de física de la Universidad de Witwatersrand en Johannesburgo. en una oracion. «Sin embargo, como hasta el momento no se ha encontrado evidencia de WIMP, nos dimos cuenta de que la búsqueda de materia oscura necesitaba un cambio de paradigma».
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Algunos modelos alternativos de materia oscura postulan que, en lugar de interactuar débilmente, la materia oscura en realidad podría interactuar fuertemente con algunas partículas en el Modelo Estándar, que es un marco de física de partículas que describe cada partícula conocida y cómo interactúa cada partícula con ella. y se relacionan entre sí. Se cree que las partículas de materia oscura existen más allá del alcance del Modelo Estándar; los modelos que predicen la materia oscura que interactúa fuertemente, más bien, describen toda una colección de partículas teóricas que comienzan con los «quarks oscuros» y los «gluones oscuros» básicos. Son como espejos oscuros de quarks y gluones que son los componentes fundamentales de toda la materia visible y seguramente están presentes en el Modelo Estándar.
Ahora, Kar y su antiguo alumno, Sukanya Sinha, que ahora está en la Universidad de Manchester en el Reino Unido, han desarrollado una nueva forma de buscar estos potenciales quarks y gluones oscuros en colisiones de alta energía entre protones que tienen lugar dentro del LHC. .
Cuando los protones se juntan casi a la velocidad de la luz dentro del LHC, se fragmentan en los quarks y gluones que los componen, que se desintegran rápidamente para producir una lluvia de partículas subatómicas de vida corta. Estas lluvias de partículas se denominan «chorros».
La idea de Kar y Sinha, que formó la base del doctorado de Sinha, es que posibles quarks y gluones oscuros podrían descomponerse para producir una mezcla de partículas, algunas ordinarias y otras también oscuras. Esto daría como resultado lo que ellos llaman chorros «semivisibles». Los chorros se producen en pares, explican, y si un chorro normal y un chorro semivisible se produjeran uno al lado del otro, las partículas oscuras se llevarían parte de la energía, lo que llevaría a una lectura reveladora de desequilibrio energético porque las partículas oscuras no se vería.
Kar y Sinha han liderado la búsqueda de estos desequilibrios energéticos con el experimento ATLAS del LHC. Sin embargo, debido a que una ligera medición errónea de dos chorros normales podría imitar el desequilibrio de energía de un chorro semivisible, los datos de ATLAS tuvieron que analizarse con mucho cuidado.
El dúo no encontró evidencia de jets semivisibles, pero eso no significa que no existan.
Los resultados de ATLAS, publicados en la revista Physics Letters B, apuntan a límites superiores para las propiedades de estas teóricas partículas oscuras, lo que permitirá afinar futuros experimentos en su búsqueda.
Publicado originalmente en espacio.com.