Respaldo a que el axión está detrás de la materia oscura

Científicos de la Universidad de Durham y el Kings College de Londres han presentado una revisión teórica en un nuevo estudio que respalda firmemente la búsqueda de materia oscura a través del axión.

La identidad de la materia oscura, que constituye el 85% de la materia del universo, es una de las grandes preguntas sin respuesta de la física de partículas.

Los científicos saben de su existencia debido a sus efectos de atracción gravitacional sobre las estrellas y las galaxias, pero qué tipo de partícula es sigue siendo un misterio.

Los investigadores analizaron cómo se pueden describir matemáticamente los axiones –partículas neutras y muy ligeras que no interaccionan, o lo hacen muy débilmente, con la materia convencional– y presentaron cómo se relacionan con las simetrías fundamentales del modelo estándar de la física de partículas.

El axión explica por qué la interacción fuerte, la fuerza que une a los quarks en protones y neutrones, obedece a la simetría de inversión del tiempo. Esto significa que, a nivel subatómico, los procesos causados por la interacción fuerte tendrían el mismo aspecto si se invirtiera la dirección del tiempo.

Aún se desconoce por qué la interacción fuerte obedece a la simetría de inversión del tiempo. El axión es una solución popular a este misterio.

La materia oscura basada en axiones se comporta más como un campo que cubre el universo que como partículas individuales. En el universo primitivo, el valor del campo de los axiones comienza a oscilar de un lado a otro. La energía almacenada en estas oscilaciones es materia oscura basada en la partícula axión.

Se sabe que la materia oscura de cualquier tipo solo puede interactuar muy débilmente con la luz, de lo contrario, los científicos ya la habrían visto. La materia oscura basada en axión interactúa con la luz muy débilmente, pero al observar de cerca las observaciones del telescopio, los investigadores podrían ver signos de esta interacción.

Por ejemplo, un fotón (una partícula de luz) que viaja a través de un campo magnético tendría una pequeña probabilidad de convertirse en un axión. Este proceso causaría características inusuales en las observaciones del telescopio de galaxias que brillan a través de campos magnéticos.

El análisis completo del estudio se publicó en Science Advances.

La coautora del estudio, la Dra. Francesca Chadha-Day, dijo: “Es un momento muy emocionante para ser físico de axiones. Todavía nadie conoce la identidad de la materia oscura. Al buscar diferentes posibilidades, como el axión, esperamos algún día resolver este misterio”.

Los investigadores esperan que esta revisión aumente el interés y la comprensión de la física de los axiones dentro de la comunidad más amplia de físicos y científicos.

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