Algo en el Universo está creando más masa de la que podemos detectar directamente. Sabemos que está allí debido a su efecto gravitacional en las cosas que lata detectar; pero no sabemos qué es o cómo llegó aquí.
Llamamos a esa masa invisible "materia oscura", y los físicos acaban de identificar una partícula que podría estar detrás de ella.
El culpable candidato es una partícula subatómica recientemente descubierta llamada hexaquark d-star. Y en la oscuridad primordial siguiendo el Big Bang, podría haberse unido para crear materia oscura.
por casi un siglo, la materia oscura tiene astrónomos perplejos. Se notó por primera vez en los movimientos verticales de las estrellas, lo que insinuó que había más masa alrededor de ellas de lo que podíamos ver.
Ahora podemos ver el efecto de la materia oscura en otras dinámicas también: en lentes gravitacionales, por ejemplo, donde la luz se dobla alrededor de objetos masivos como cúmulos de galaxias; y la rotación externa de los discos galácticos, que es demasiado rápida para ser explicada por la masa visible.
Hasta ahora, la materia oscura ha resultado imposible de detectar directamente, ya que no absorbe, emite ni refleja ningún tipo de radiación electromagnética. Pero su efecto gravitacional es fuerte, tan fuerte que hasta el 85 por ciento de la materia en nuestro Universo podría ser materia oscura.
Sin embargo, a los científicos les gustaría llegar al fondo del misterio de la materia oscura. No es solo porque son muy curiosos: descubrir qué es la materia oscura podría decirnos mucho sobre cómo se formó nuestro Universo y cómo funciona.
Si la materia oscura no existe realmente, eso significaría que hay algo muy mal con el modelo estandar de física de partículas que usamos para describir y comprender el Universo.
Ha habido un cantidad de candidatos a materia oscura presentado a lo largo de los años, pero todavía no parecemos estar más cerca de encontrar una respuesta. Aquí es donde el hexaquark d-star, más formalmente, d * (2380), entra en escena.
"El origen de la materia oscura en el Universo es una de las preguntas más importantes de la ciencia y una que, hasta ahora, ha quedado en blanco". explicó el físico nuclear Daniel Watts de la Universidad de York en el Reino Unido.
"Nuestros primeros cálculos indican que los condensados de estrellas d son un nuevo candidato factible para la materia oscura. Este nuevo resultado es particularmente emocionante ya que no requiere ningún concepto nuevo para la física".
Los Quarks son partículas fundamentales que generalmente se combinan en grupos de tres para formar protones y neutrones. Colectivamente, estas partículas de tres quark se llaman bariones
Cuando se combinan seis quarks, esto crea un tipo de partícula llamada dibaryon o hexaquark. En realidad no hemos observado muchos de estos en absoluto. El hexaquark d-star, descrito en 2014, fue la primera detección no trivial.
Los hexaquarks D-star son interesantes porque son bosones, un tipo de partícula que obedece Estadísticas de Bose-Einstein, un marco para describir cómo se comportan las partículas. En este caso, significa que la colección de hexaquarks d-star puede formar algo llamado Condensado de Bose-Einstein.
También conocido como el quinto estado de la materia, estos condensados se forman cuando un gas de bosones de baja densidad se enfría hasta justo por encima del cero absoluto. En esa etapa, los átomos en el gas pasan de su meneo y movimiento regular a estar completamente quietos, el estado cuántico más bajo posible.
Si tal gas de hexaquarks d-star flotaba en el Universo temprano a medida que se enfriaba a raíz del Big Bang, según el modelo del equipo, podría unirse para formar condensados de Bose-Einstein. Y esos condensados podrían ser lo que ahora llamamos materia oscura.
Obviamente, todo esto es muy teórico, pero cuanto más candidatos de materia oscura encontremos, y confirmemos o descartemos, más cerca estamos de identificar qué materia oscura es. ¿Y no te mueres por saberlo?
Entonces, hay más trabajo por hacer aquí. El equipo planea buscar hexaquarks d-star en el espacio y probar su trabajo actual para ver si pueden romperlo. También planean realizar más trabajo en hexaquarks d-star en el laboratorio.
"El siguiente paso para establecer este nuevo candidato a la materia oscura será obtener una mejor comprensión de cómo interactúan las estrellas D: cuándo se atraen y cuándo se repelen entre sí". dijo el físico de la Universidad de York Mikhail Bashkanov.
"Estamos liderando nuevas mediciones para crear estrellas d dentro de un núcleo atómico y ver si sus propiedades son diferentes a cuando están en el espacio libre".
La investigación ha sido publicada en el Journal of Physics G: física nuclear y de partículas.