Un equipo de investigadores propone un origen sorprendente para la materia oscura. Su modelo se inspira en las propiedades asombrosas de los superconductores para explicar este enigma cósmico.
Según esta teoría, la materia oscura habría comenzado su existencia como partículas que se movían a la velocidad de la luz. Estas partículas, similares a los fotones, habrían sufrido una transformación radical al ganar masa de manera masiva. Este cambio se debería a interacciones relacionadas con su espín, un concepto tomado de la física cuántica.
El modelo desarrollado por los científicos ofrece una perspectiva comprobable. Predice una firma específica en el fondo cósmico de microondas, esa luz fósil que data de los primeros instantes del Universo. Esta huella podría ser detectada por instrumentos actuales o futuros, como los del Observatorio Simons en Chile.
Los investigadores comparan este proceso con el observado en los superconductores. En estos materiales, pares de electrones, llamados pares de Cooper, se forman a bajas temperaturas. De manera similar, las partículas de materia oscura podrían haberse emparejado y cambiado de estado al enfriarse.
Este enfoque simplifica considerablemente la comprensión de la materia oscura. A diferencia de otras teorías, no requiere la introducción de numerosas hipótesis adicionales. Se basa en mecanismos físicos ya conocidos, lo que refuerza su credibilidad.
El estudio abre vías apasionantes para la cosmología. Si se valida, podría explicar no solo la naturaleza de la materia oscura, sino también su abundancia en el Universo. Las próximas observaciones del fondo cósmico de microondas serán cruciales para probar esta hipótesis.
Los investigadores destacan la elegancia matemática de su modelo. Este describe de manera coherente la transición entre un estado de alta energía y un estado frío y masivo. Esta transición podría ser la clave para entender la estructura a gran escala del Universo.
¿Cómo pueden partículas sin masa convertirse en materia oscura?
El proceso propuesto se basa en un mecanismo de ruptura de simetría. En el Universo primigenio, las partículas que se movían a la velocidad de la luz interactuaban intensamente entre sí. Estas interacciones, relacionadas con su espín, condujeron a una pérdida brusca de energía.
Esta pérdida de energía se asemeja a una transición de fase, como el paso del agua al hielo. Las partículas, inicialmente sin masa, adquieren entonces masa. Este fenómeno es similar al mecanismo de Higgs, pero con características propias de la materia oscura.
La teoría sugiere que este proceso ocurrió muy temprano en la historia del Universo. Las condiciones extremas que reinaban entonces permitieron esta transformación única. Hoy, estas partículas masivas y frías constituirían la materia oscura que buscamos detectar.
¿Cuál es la relación entre la materia oscura y los superconductores?
Los superconductores ofrecen un paralelismo para entender la materia oscura. En estos materiales, los electrones forman pares de Cooper a bajas temperaturas. Estos pares se mueven sin resistencia, creando un estado de superconductividad.
De manera análoga, las partículas de materia oscura podrían haberse emparejado en el Universo primigenio. Su interacción, mediada por su espín, habría conducido a un estado similar a la superconductividad. Este estado explicaría su transición hacia una forma masiva y fría.
Esta analogía permite utilizar herramientas matemáticas probadas en física del estado sólido. También ofrece pistas para detectar la materia oscura, buscando firmas similares a las de los superconductores en el fondo cósmico de microondas.
Fuente: Physical Review Letters