Física

Nueva herramienta en la búsqueda de materia oscura

Nueva herramienta en la búsqueda de materia oscura

Investigadores del MIT han propuesto un medio único para detectar materia oscura mediante la simulación de una estrella de neutrones.

Los físicos saben desde hace mucho tiempo que el universo es mucho más de lo que parece. El comportamiento gravitacional de las galaxias no se puede explicar por la materia que podemos observar directamente. Esto llevó a los científicos a proponer que debe existir una masa extra aún indetectable, acertadamente llamada materia oscura.

[Fuente de imagen: MIT]

En la búsqueda por comprender los componentes básicos del universo, los científicos tienen algunas herramientas bastante impresionantes a su disposición. Cada nuevo descubrimiento descubierto en el Gran Colisionador de Hadrones da como resultado una avalancha de trabajos de investigación. Un equipo de físicos del MIT ha propuesto un nuevo experimento para detectar una partícula, hasta ahora, hipotética conocida como axión. Al simular un conjunto extremo de condiciones que se encuentran en una estrella de neutrones, llamada magnetar, esperan generar un campo magnético lo suficientemente intenso como para hacer que los axiones sean "visibles".

El coautor del artículo reciente de los equipos, el profesor asociado Jesse Thaler, dijo a MIT News:

“Los axiones son partículas muy extrañas y contradictorias. Son extremadamente ligeros, con interacciones débiles y, sin embargo, esta partícula puede dominar el presupuesto de materia del universo y ser cinco veces más abundante en masa que la materia ordinaria. Así que tuvimos que pensar mucho sobre si estas partículas son, en principio, detectables con la tecnología actual. Es extremadamente abrumador ".

El experimento se centra en un dispositivo con un acrónimo fantástico: ABRACADABRA (Un enfoque de banda ancha / resonante para la detección de axiones cósmicos con un aparato de anillo de campo B amplificador). Operando a temperaturas justo por encima del cero absoluto, el dispositivo consta de bobinas magnéticas envueltas en metal superconductor.


[Fuente de imagen: MIT]

Los investigadores esperan que el nuevo enfoque pueda dar lugar a conocimientos sobre el problema de Strong CP (paridad de carga). Este misterio en curso se centra en lo que el coautor Benjamin Safdi llama "la indiferencia de los neutrones a los campos eléctricos". Él explicó:

“No esperamos que los neutrones se aceleren en presencia de un campo eléctrico porque no llevan carga eléctrica, pero es de esperar que giren. Eso es porque esperamos que tengan un momento dipolar eléctrico, donde se puede pensar en un neutrón que tiene una carga positiva en un lado y una carga negativa en el otro. Pero desde nuestro conocimiento actual, este efecto de rotación no existe, mientras que la teoría dice que debería ".

El axión puede ser responsable de este comportamiento extraño. Los físicos han propuesto que el axión puede eliminar el momento dipolar eléctrico de un neutrón, con los resultados magnéticos resultantes detectables mediante experimentos.

Cómo el MIT quiere aplicar la información

El profesor asociado Thaler dice que el trabajo es alentador: "Es muy tentador decir que podría haber una partícula que sirva para este propósito profundo, y más aún si detectamos la presencia de estas partículas en forma de materia oscura".

Sobre la base del trabajo de la Universidad de Washington, el equipo del MIT busca ampliar el alcance de la investigación utilizando el experimento propuesto. El profesor asociado Thaler explicó:

El problema de Strong CP está asociado con si el espín de un neutrón responde a los efectos eléctricos, y se puede pensar en un magnetar como un espín gigantesco con grandes campos magnéticos. Si los axiones están entrando y cambiando las propiedades de la materia nuclear para resolver el problema de Strong CP, tal vez los axiones puedan interactuar con este magnetar y permitirle verlo de una manera nueva. Así que los efectos sutiles de los axiones deberían amplificarse ".

Otros investigadores tienen esperanzas. El profesor asistente Gray Rybka, de la Universidad de Washington, dijoSólo recientemente ha habido muchas buenas ideas para buscar [axiones de baja frecuencia]. El experimento propuesto aquí se basa en ideas anteriores y, si los autores están en lo cierto, puede ser la configuración experimental más práctica que pueda explorar algunos de los regímenes de axiones de baja frecuencia plausibles ".

El profesor asociado Thaler estuvo de acuerdo:

“Tenemos un instrumento que es sensible a muchas longitudes de onda, y podemos hacerle cosquillas con un axión de una longitud de onda en particular, y ABRACADABRA resonará. Y entraremos en territorio inexplorado, donde posiblemente podríamos ver materia oscura de este prototipo. Eso sería sorprendente."

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Vía:MIT

Escrito por Jody Binns

Ver el vídeo: Materia oscura, cómo se descubre una partícula? (Octubre 2020).