Investigadores de la Universidad de Sheffield proponen un marco teórico que vincula la geometría de dimensiones extras con el comportamiento de la materia oscura sin ajustes artificiales
Buenos Aires-(Nomyc)-La Materia Oscura (MO), esa sustancia misteriosa que mantiene unidas a las galaxias, podría estar de manera natural “en sintonía” con una quinta dimensión oculta, según una nueva teoría desarrollada por científicos de la Universidad de Sheffield, que busca esclarecer uno de los mayores enigmas de la ciencia contemporánea.
El concepto de MO fue explorado durante décadas tanto por científicos como por escritores de ciencia ficción, lo que inspiró desde vórtices destructores de planetas en Star Trek hasta el “Polvo” que sustenta el multiverso en la trilogía fantástica de Philip Pullman La Materia Oscura, pero sin embargo, a pesar de su presencia en la cultura popular, la materia oscura continúa siendo uno de los problemas abiertos más importantes en el campo de la física.
Los científicos están seguros de su existencia debido a su inmenso efecto gravitacional, que actúa como un “pegamento cósmico” invisible que mantiene cohesionadas las galaxias pese a lo que la materia oscura nunca fue observada de manera directa y su verdadera naturaleza permanece envuelta en el misterio, por lo que esta certeza, se basa en efectos gravitacionales que contrastan con la incapacidad de los investigadores para detectarla mediante instrumentos convencionales, lo que llevó a la comunidad científica a plantear las hipótesis más diversas sobre su composición.
La posibilidad de que la MO exista en una dimensión extra y oculta fue objeto de investigación intensiva en los últimos años, pero los científicos de la Universidad de Sheffield ahora dieron un paso más allá en esta línea de pensamiento y el nuevo estudio, publicado en la revista Physical Review D, presenta un marco teórico convincente, para explicar el comportamiento de la materia oscura y las razones por las que resulta tan difícil de detectar en la actualidad.
La investigación propone que la MO reside en una dimensión extra oculta junto con una partícula portadora de fuerza conocida como Fotón Oscuro y según la teoría, la geometría específica y la forma de esta dimensión adicional provocan que las masas de estas partículas se alineen en una disposición precisa, lo que hace que se cree un fenómeno denominado “Resonancia de Materia Oscura” que guarda cierta similitud con la forma en que un instrumento musical vibra intensamente cuando alcanza la nota exacta.
El doctor Yu-Dai Tsai, investigador principal del “Royal Society Dorothy Hodgkin” en la Universidad de Sheffield, explicó que “la resonancia de la materia oscura es ya conocida como una idea poderosa con el potencial de transformar la comprensión sobre cómo se produjo esta sustancia en el universo primigenio y cómo se busca en la actualidad”.
“No obstante, muchos de los modelos resonantes de MO desarrollados previamente trataban la resonancia como un supuesto, mientras que el trabajo de Sheffield proporciona un posible origen más profundo para este fenómeno” agrega.
“La resonancia, podría provenir de manera directa de la geometría de las dimensiones ocultas” según los investigadores.
Este mecanismo, permitiría que las interacciones de la MO fueran mucho más intensas en épocas cruciales de la historia cósmica, como en el universo primigenio, aunque el modelo, sin embargo, logra conciliar estas fuertes interacciones pasadas con la aparente inercia y dificultad de detección que presenta la materia oscura en la actualidad.
Tanto la resonancia de materia oscura como las dimensiones extras fueron estudiadas de manera independiente en el pasado, pero los modelos físicos anteriores requerían que las masas de las partículas fueran ajustadas de manera precisa o “dispuestas a mano” para que la física funcionara de manera correcta y el estudio de Sheffield, propone que este ajuste perfecto no es una coincidencia, sino que surge de manera natural a partir de la estructura matemática de la propia dimensión oculta.
El doctor Tsai añadió que “comprender la MO representaría un avance profundo en el conocimiento humano del cosmos y de su composición”.
“La investigación proporciona a los físicos objetivos claros y nuevos en la búsqueda de esta sustancia esquiva, mientras que conecta dos de las ideas más importantes de la física fundamental: el misterio de la MO y la existencia de dimensiones ocultas” agregó.
Más allá de ampliar la comprensión del cosmos, la búsqueda de materia oscura impulsa de manera indirecta, avances tecnológicos prácticos.
Los detectores ultrasensibles, los sistemas criogénicos, la electrónica de bajo ruido y las tecnologías de medición cuántica desarrolladas para la caza de materia oscura, pueden impulsar avances en medicina, computación y comunicaciones globales y esta transferencia tecnológica, aunque no constituye el objetivo principal de la investigación, representa un beneficio colateral significativo de los esfuerzos dedicados a desentrañar uno de los mayores misterios de la física moderna.
El estudio, también abre nuevas vías para la experimentación y observación, proporcionando a los físicos un marco teórico sobre el que construir futuras investigaciones.
La propuesta de la Universidad de Sheffield, al eliminar la necesidad de ajustes artificiales en los modelos físicos, podría facilitar el diseño de experimentos más específicos y eficientes en la búsqueda de esta elusiva sustancia que constituye ccerca del 85 por ciento de la materia del universo.
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