Simpzillas y wimpzillas. Nada que ver con Godzilla, el monstruo prehist\u00f3rico japon\u00e9s con forma de drag\u00f3n que, al menos en el cine, desde hace casi 50 a\u00f1os aterroriza a la poblaci\u00f3n de Tokio. Simpzillas y wimpzillas son dos familias de part\u00edculas subat\u00f3micas especiales, que en los \u00faltimos a\u00f1os han fomentado el vuelo de la imaginaci\u00f3n de los f\u00edsicos. Y no sin motivo: estas part\u00edculas podr\u00edan explicar la estructura actual del Universo. A\u00fan no han sido encontradas, pero en caso de que realmente existan, resolver\u00edan un problema de antigua data, planteado en 1933 por el astrof\u00edsico b\u00falgaro Fritz Zwicky, un estudioso de los conjuntos de galaxias, quien sostuvo que la materia com\u00fan (formada por protones, neutrones y electrones) por s\u00ed sola era insuficiente para explicar c\u00f3mo permanec\u00edan unidas las galaxias tan solo por la fuerza de la gravedad, la \u00fanica fuerza capaz de actuar en espacios tan vastos. Tal cohesi\u00f3n \u00fanicamente ser\u00eda posible si existiera cien veces m\u00e1s materia que aquello que eraposible observar. Zwicky denomin\u00f3 a aquello que no pudo ver como materia oscura, pues no absorbe ni emite luz.<\/p>\n
Al ser part\u00edculas hipot\u00e9ticas, las simpzillas y las wimpzillas pueden ser precisamente los tan buscados componentes de la materia oscura, responsable por el 85% de la masa del Universo – seis veces la cantidad de materia com\u00fan concentrada en los planetas, estrellas y nubes de gas. Aunque que no se ha detectado todav\u00eda la existencia de estas part\u00edculas ex\u00f3ticas, ya se ha avanzado en la selecci\u00f3n de hip\u00f3tesis que puedan explicar de qu\u00e9 esta hecha la materia oscura. En un estudio publicado el 6 de junio en\u00a0Physical Review Letters<\/em>, una de las m\u00e1s importantes revistas cient\u00edficas del \u00e1rea, la f\u00edsica brasile\u00f1a Ivone Freire da Mota e Albuquerque, que en la actualidad se encuentra en la Universidad de California en Berkeley, Estados Unidos, pr\u00e1cticamente elimina la posibilidad incluso de que las simpzillas existan, al menos tal como se las imaginaba, ya que hasta ahora no han sido registradas por los actuales telescopios de neutrinos y detectores de part\u00edculas.<\/p>\n De este modo, las wimpzillas salen fortalecidas, aunque todav\u00eda no se sabe c\u00f3mo se las podr\u00eda reconocer. Esta perspectiva realza el valor de la construcci\u00f3n de nuevos observatorios, como el IceCube, que los estadounidenses inaugurar\u00e1n dentro de dos a\u00f1os en la Ant\u00e1rtida, y el Pierre Auger, un proyecto multinacional que se encuentra en su fase final de construcci\u00f3n en Argentina, y que cuenta con la participaci\u00f3n de grupos de investigaci\u00f3n de S\u00e3o Paulo, R\u00edo de Janeiro y Bah\u00eda. “Existe una real posibilidad de detectar las part\u00edculas formadoras de la materia oscura”, afirma el f\u00edsico Brian Fick, de la Universidad de Utah, Estados Unidos, que desde hace diez a\u00f1os sigue de cerca el avance del Auger.<\/p>\n Independientemente de las comprobaciones, existen indicios de que la materia oscura realmente existe. Concentrada en una especie de esfera alrededor de las galaxias, funcionaria como un tipo de cola que mantiene al Universo unido. Dos a\u00f1os atr\u00e1s, f\u00edsicos franceses, con base en informaciones recabadas por medio de un telescopio emplazado en Hawai, elaboraron un mapa tridimensional de un fragmento del Universo que muestra el desv\u00edo en la trayectoria de la luz provocado por la materia oscura, exhibida como una red que sostiene a las galaxias. Pero lo que a\u00fan parece ser m\u00e1s dif\u00edcil de resolver es el problema planteado hace 70 a\u00f1os: \u00bfde qu\u00e9 esta hecha la materia oscura?<\/p>\n Al igual que en una campa\u00f1a electoral, existen varios tipos de part\u00edculas candidatas a ocupar ese lugar. Las simpzillas y las wimpzillas, bastante populares entre los f\u00edsicos, difieren \u00fanicamente en la forma de interacci\u00f3n con la materia com\u00fan. Las simpzillas interact\u00faan fuertemente con la materia com\u00fan, tal como lo indica su propio nombre, una abreviatura de\u00a0Strongly Interacting Massive Particle<\/em>. En tanto, con la wimpzillas – sigla de\u00a0Weakly Interacting Very-Massive Particle<\/em>\u00a0-, sucede lo contrario. La part\u00edcula zilla indica apenas que tiene una masa muy elevada, hasta 100 mil millones de veces superior a la de un prot\u00f3n, que es de 1 gigaelectr\u00f3n-voltio \u00f3 1 GeV – originalmente utilizado como unidad de energ\u00eda, el electr\u00f3n-voltio tambi\u00e9n indica la masa de las part\u00edculas, y obedece as\u00ed a la equivalencia entre masa y energ\u00eda planteada por Einstein en su famosa f\u00f3rmula (E=mc\u00b2), que establece que la energ\u00eda (E) corresponde a la masa de la part\u00edcula (m) multiplicada por la velocidad de la luz (c) elevada al cuadrado.<\/p>\n Neutralinos en alza<\/strong><\/p>\n Invisibles a los telescopios, pues no emiten luz, las dos “zillas” solamente podr\u00edan ser identificadas en forma directa cuando al atravesar la Tierra entrasen en colisi\u00f3n con detectores de part\u00edculas instalados en laboratorios ubicados centenas de metros debajo de la superficie. O de manera indirecta, mediante el reconocimiento de otro tipo de part\u00edculas bastante energ\u00e9ticas, los neutrinos, emitidos cuando las simpzillas se chocan y se aniquilan en el centro del Sol, y lo propio suceder\u00eda con las wimpzillas. Pero, como por ahora solamente es posible observar a las candidatas a formar la materia oscura cuando interact\u00faan con la materia com\u00fan, al menos en teor\u00eda ser\u00eda m\u00e1s f\u00e1cil detectar a las simpzillas que a las wimpzillas.<\/p>\n En el art\u00edculo publicado en\u00a0Physical Review Letters<\/em>, escrito en sociedad con Laura Baudis, de la Universidad Stanford, Estados Unidos, Ivone analiz\u00f3 las caracter\u00edsticas de dos de los principales observatorios de part\u00edculas componentes de la materia oscura actualmente en funcionamiento: el Edelweiss (Exp\u00e9rience pour Detecter les Wimps en Site Souterrain,<\/em> o Experimento Subterr\u00e1neo para la Detecci\u00f3n de Wimps), dotado de detectores de germanio pur\u00edsimo instalados a 1.600 metros de profundidad en los Alpes franceses, y el CDMS (Cryogenic Dark Matter Search<\/em>, o B\u00fasqueda Criog\u00e9nica de Materia Oscura), con detectores de germanio y silicio armados a 12 metros de profundidad debajo del campus de la Universidad Stanford.<\/p>\n Proyectados para detectar un tercer tipo de part\u00edculas candidatas a componer la materia oscura – los neutralinos, similares a las wimpzillas, debido a que interact\u00faan poco con la materia com\u00fan, pero con una masa millones de veces menor -, estos dos laboratorios podr\u00edan tambi\u00e9n observar f\u00e1cilmente a las simpzillas en su forma supuestamente m\u00e1s natural, con una masa de 1.000 GeV.<\/p>\n Despu\u00e9s de comparar los datos recientes captados por los equipos con las previsiones te\u00f3ricas para las simpzillas, Laura e Ivone concluyeron: las simpzillas no existir\u00edan. Al menos, no con la masa prevista. “En caso de que existiesen con esa masa, ya habr\u00edan sido detectadas”, afirma Ivone. Pero ese razonamiento no excluye totalmente la posibilidad de que las simpzillas existan. Puede ser que tengan una masa al menos mil veces mayor y entonces solamente ser\u00edan captadas por los otros dos observatorios en construcci\u00f3n actualmente, el Pierre Auger, en Argentina, y el IceCube, en la Ant\u00e1rtida, que estar\u00edan en mejores condiciones de filtrar las part\u00edculas m\u00e1s energ\u00e9ticas.<\/p>\n Pero, de cualquier manera, las chances de las simpzillas parecen ser escasas. Salen fortalecidos los modelos que prev\u00e9n una materia oscura compuesta de part\u00edculas que interact\u00faan poco con la materia com\u00fan, como las wimpzillas y sus similares de menor masa, los neutralinos, tambi\u00e9n llamados wimps (part\u00edculas de masa elevada que interact\u00faan d\u00e9bilmente). Los neutralinos son los que actualmente responden mejor a las exigencias impuestas por las simulaciones en computadora y por el modelo m\u00e1s aceptado hoy en d\u00eda para explicar el origen del cosmos: el Big Bang, la gigantesca explosi\u00f3n que habr\u00eda acaecido hace 13.700 millones de a\u00f1os y que habr\u00eda dado origen al Universo.<\/p>\n Te\u00f3ricamente los neutralinos ser\u00edan part\u00edculas lo suficientemente estables – no se transformar\u00edan f\u00e1cilmente en otras – a punto tal de existir desde el Big Bang. Debido a que se mueven a velocidades inferiores a la de la luz, ser\u00edan capaces de interactuar entre s\u00ed y de aglomerarse, generando as\u00ed una fuerza gravitacional suficiente como para unir a la materia com\u00fan en galaxias.<\/p>\n La hip\u00f3tesis de los neutralinos, bien estructurada por los f\u00edsicos, explica muy bien la estructura de los aglomerados de millares de galaxias, pero no explica muy bien la existencia de galaxias aisladas. Era de esperar que la concentraci\u00f3n de masa – tanto la materia com\u00fan como la materia oscura – aumentase progresivamente de los bordes en direcci\u00f3n al centro en galaxias espirales como la V\u00eda L\u00e1ctea, hasta alcanzar el valor m\u00e1ximo en el n\u00facleo, donde la densidad de la materia es probadamente mayor. Las observaciones muestran que, a partir de un determinado punto, la concentraci\u00f3n de materia oscura en esas galaxias se vuelve constante, en una se\u00f1al indicativa de que el modelo te\u00f3rico de los neutralinos precisa quiz\u00e1 pasar por algunos ajustes. Las propuestas alternativas – existen por lo menos otras cuatro – tampoco resuelven esa dificultad.<\/p>\n Precisamente debido a que la teor\u00eda a\u00fan no logra coincidir con la realidad, Fritz Zwicky lanz\u00f3 la idea de la materia oscura. Desde entonces no ha habido m\u00e1s consenso con relaci\u00f3n a la composici\u00f3n del cosmos. Se est\u00e1 haciendo referencia incluso a varios tipos de materia oscura, que de acuerdo con la preferencia de los f\u00edsicos, puede ser fr\u00eda, formada por las zillas y por neutralinos, que viajar\u00edan relativamente despacio; caliente, con part\u00edculas tan veloces que no se agrupar\u00edan jam\u00e1s en galaxias; repulsiva; de otro tipo, que interact\u00faa fuertemente en s\u00ed misma, o incluso de una categor\u00eda que se aniquilar\u00eda emitiendo radiaci\u00f3n.<\/p>\n Cada cual elige.”Sin la materia oscura, el Universo habr\u00eda permanecido siendo demasiado uniforme como para permitir la formaci\u00f3n de galaxias, estrellas y planetas”, comentan los f\u00edsicos Jeremiah Ostriker y Paul Steinhardt, ambos de la Universidad Princeton, Estados Unidos, en un art\u00edculo publicado en la revista\u00a0Science<\/em> el pasado 20 de junio. La mayor\u00eda de los f\u00edsicos apuesta: si el modelo del Big Bang est\u00e1 efectivamente correcto y el Universo est\u00e1 en expansi\u00f3n, alrededor del 27% del cosmos est\u00e1 compuesto de materia oscura, y el 70% de una forma de energ\u00eda tambi\u00e9n desconocida: la energ\u00eda oscura. La materia com\u00fan, que forma todo lo que conocemos, ser\u00eda el 3% restante.<\/p>\n Para corregir a Newton<\/strong><\/p>\n Pero hay f\u00edsicos – un grupo restringido, a decir verdad – que dudan acerca de la existencia de la materia oscura. Como alternativa proponen una salida que son\u00f3 como una herej\u00eda cuando fue planteada hace 20 a\u00f1os por el f\u00edsico israel\u00ed Mordehai Milgrom, hoy en d\u00eda en el Instituto Weizmann de Israel. Seg\u00fan el investigador, nada ser\u00eda err\u00f3neo con relaci\u00f3n a la masa de las galaxias en rotaci\u00f3n. El error residir\u00eda all\u00ed donde pocos osar\u00edan apuntarlo: en la f\u00f3rmula de la fuerza de atracci\u00f3n entre los cuerpos, la Ley de la Gravitaci\u00f3n Universal, deducida en 1665 por el f\u00edsico ingl\u00e9s Isaac Newton.<\/p>\n La velocidad de las nubes de gas de una galaxia, que giran en torno de un eje imaginario, disminuye acorde al aumento de la distancia con relaci\u00f3n al centro, seg\u00fan la ley de la gravedad. Pero Milgrom constat\u00f3 que esa velocidad se volv\u00eda constante a partir de una determinada distancia – he all\u00ed un detalle incoherente con la Ley de Newton. “Analic\u00e9 las propiedades de las galaxias y busqu\u00e9 aqu\u00e9llas que mostraban grandes diferencias con relaci\u00f3n a lo que se observa en el Sistema Solar, en donde la Ley de la Gravitaci\u00f3n de Newton reconocidamente funciona bien”, le coment\u00f3 Milgrom a\u00a0Pesquisa FAPESP<\/strong> .<\/p>\n “Me di cuenta de que en sistemas gal\u00e1cticos la aceleraci\u00f3n es mucho menor que la observada en el Sistema Solar o en la Tierra. La atracci\u00f3n gravitacional en los extremos de la V\u00eda L\u00e1ctea es 100 mil millones de veces menor que la de un cuerpo en ca\u00edda libre en la Tierra”. La conclusi\u00f3n a la que arrib\u00f3 Milgrom es que la ley de Newton funcionaba bien en las regiones del espacio con aceleraci\u00f3n muy elevada, pero no as\u00ed en regiones en donde la aceleraci\u00f3n es peque\u00f1a, como en los aglomerados de galaxias.<\/p>\n La alternativa fue alterar la ley de Newton, entonces denominada Din\u00e1mica de Newton Modificada o sencillamente Mond\u00a0(Modified Newtonian Dynamics<\/em>), que hasta ahora ha explicado de manera satisfactoria las observaciones de galaxias espirales realizadas por sat\u00e9lites como el Chandra. Mas tampoco es perfecta y crea obst\u00e1culos a la hora de analizar los aglomerados que contienen millares de galaxias. “Los resultados de la aplicaci\u00f3n de Mond en los aglomerados indican que esta din\u00e1mica aten\u00faa el problema de la materia oscura, pero no lo resuelve”, comenta el f\u00edsico Reuven Opher, de la Universidad de S\u00e3o Paulo (USP), que emplea este abordaje en el estudio de aglomerados de galaxias.<\/p>\n “La diferencia entre usar Mond y la gravitaci\u00f3n newtoniana reside en que la cantidad de materia oscura que se infiere que existe es menor en el primer caso”. Mientras Milgrom intenta perfeccionar su modelo, los f\u00edsicos que creen en la existencia de la materia oscura planean realizar pruebas que revelen finalmente la naturaleza de esta enigm\u00e1tica porci\u00f3n del Universo. En el art\u00edculo publicado en\u00a0Science<\/em>, Ostriker y Steinhardt estimulan la b\u00fasqueda de alternativas variadas: sucede que en ciertos casos, las pistas importantes aparecen donde menos se las espera.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"F\u00edsicos seleccionan part\u00edculas que podr\u00edan componer la materia que a\u00fan no puede ser detectada","protected":false},"author":16,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"_exactmetrics_skip_tracking":false,"_exactmetrics_sitenote_active":false,"_exactmetrics_sitenote_note":"","_exactmetrics_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[181],"tags":[],"coauthors":[105],"class_list":["post-76697","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-ciencia-es"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/76697","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/16"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=76697"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/76697\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=76697"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=76697"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=76697"},{"taxonomy":"author","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/coauthors?post=76697"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}