Partícula X explica la materia oscura y la antimateria

Una partícula hipotética y nueva podría resolver dos misterios cósmicos a la vez: de que está hecha la materia oscura, y por qué no hay suficiente materia para que podamos existir en absoluto.

Los cosmólogos piensan que la misma cantidad de materia y antimateria deberían haberse creado en el Big Bang, y las partículas y antipartículas de inmediato comenzaron a chocar y extinguirse unas con las otras. Pero el hecho de que las estrellas y los planetas existan en la actualidad es la prueba de que eso no fue lo que pasó. “Si la materia y la antimateria se crearon en la misma cantidad en el universo temprano, todos se habrían aniquilado [entre sí], tuvo que haber cierta asimetría que sobraba.” Expresó el físico teórico Sean Tulin del Instituto de Física de Canadá TRIUMF.

Junto con los físicos Hooman Davoudiasl del Brookhaven National Lab, David Morrissey de TRIUMF y Kris Sigurdson, de la Universidad de British Columbia. Tulin sugirió una manera de resolver el problema de la antimateria que falta: Ocultarla como materia oscura. “Si nuestra teoría es correcta, será capaz de mostrar lo que es la materia oscura”, dijo Tulin.

La mayor parte de lo que sabemos sobre la materia oscura es que es algo misterioso que conforma una cuarta parte de la densidad total del universo, pero que se niega a interactuar con la materia ordinaria. El candidato más popular para la materia oscura es una débil interacción teórica de partículas masivas, o WIMP, que se relaciona sólo con la fuerza nuclear débil y la gravedad. Se esperan que sean cerca de 100 veces más masivos que un protón, y que son su propia antipartícula – cuando dos WIMPs se encuentran en el espacio, se aniquilan entre sí.

La partícula teórica nueva “es completamente diferente de la idea del WIMP,” dijo Tulin. La partícula propuesta, llamado simplemente “X”, tiene una antipartícula separada llamada “anti-X.” Igual cantidad de X y anti-X -fueron creados en el Big Bang, y luego decayeron a partículas más ligeras. Cada X decayó en un neutrón o dos partículas de materia oscura, llamada Y y Φ. Y cada anti-X se convirtió en un anti-neutrón o alguna partícula de anti- materia obscura.

Pero la hipotética partícula X prefirió decaer en materia ordinaria en vez de la materia oscura, lo que se produjo más neutrones. Anti-X eligió decaer en anti-materia oscura. Después de que todas las partículas y anti-partículas que podrían encontrarse chocaron y se eliminaron el uno al otro, el universo se quedó con algunos neutrones extra y un número correspondiente de  partículas de anti-materia oscura.

Sin embargo en el nuevo modelo, debe haber el mismo número absoluto de partículas regulares de materia y partículas de materia oscura después de que todas las partículas que pudieron haberse destruido lo hayan hecho. Si las partículas de materia oscura tienen una masa entre dos y tres veces la masa del protón, entonces el universo termina con cinco veces más materia oscura que materia ordinaria, pero en esencia es la misma cantidad.

Las evidencias de esta nueva forma de materia oscura podrían ser detectadas por los experimentos existentes. “Es una idea muy novedosa”, dijo el físico en astropartículas Subir Sarkar de la Universidad de Oxford, que ha sugerido la detección de formas diferentes de materia oscura mediante la observación de su acumulación en el Sol.

 

Sugieren resolver el problema de la antimateria que falta ocultándola como materia oscura.

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