Axis Mundi: Antimateria vs. Materia Oscura


                                   Para nuestro gran camarada Gonzalo Lizardo, con quien compartimos la fascinación con el ciber–gnóstico supremo.

 

Hace tiempo comentamos en esta columna sobre la posibilidad de que el Universo no sea tan «material» como aparenta, sino una manifestación de naturaleza holográfica e incluso una simulación informática,[i] como lo han expresado los grandes místicos de la humanidad y nuestro santo patrono, Philip K. Dick:

«A grandes rasgos, la cosmovisión de Dick gira en torno a tres conjeturas: la premisa (gnóstica) de que la realidad es tan múltiple y plural como nuestra subjetividad; la sospecha (paranoica) de que somos manejados por poderes suprahumanos; y la esperanza (mística) de que existe una deidad verdadera, oculta tras las sombras de nuestra percepción y los demiurgos que nos controlan».[ii]

En este sentido, desde hace varias semanas, los astrofísicos han estado detectando una serie de señales y fenómenos cósmicos que parecen apuntar hacia un comportamiento bastante alejado de lo que, supuestamente, conocíamos sobre el Universo: discrepancias entre la Constante Cosmológica y la velocidad de expansión de las galaxias[iii] —al parecer, provocadas por la súbita aparición de energía oscura[iv] en los primeros millones de años de vida de nuestro Cosmos—; el descubrimiento de que existe una fuerza o superestructura que está sincronizando todo lo que existe en el Universo,[v] junto con nuevas teorías sobre la verdadera naturaleza de la antimateria.

Respecto a esto último, los datos recabados recientemente sobre nuestro Universo revelan que la mayor parte de la masa que lo compone parece ser «materia oscura», materia invisible que interactúa con la materia regular a través de las leyes de la gravedad, pero que no ha podido ser detectada directamente, a pesar de los grandes esfuerzos por encontrarla. Los científicos se hallan buscando materia oscura desde varios frentes, por ejemplo, un equipo de investigadores se concentra en un popular candidato, el axión,[vi] basado en la forma en que esta hipotética subpartícula atómica podría interactuar con la antimateria.[vii]

Como nuestros lectores seguramente saben, la antimateria es como el gemelo maligno de la materia: cada partícula subatómica tiene una antipartícula correspondiente, una imagen en espejo con la misma masa pero con carga eléctrica opuesta. La antimateria no es particularmente rara y se produce en procesos típicos de descomposición atómica que ocurren aquí en la Tierra, pero hay mucha menos antimateria que materia en el universo, y los físicos no están seguros de por qué es así.

Los científicos generalmente asumen que la materia oscura debería interactuar con la materia y la antimateria de la misma manera. Sin embargo, Christian Smorra, investigador de RIKEN[viii] en Japón, señala que «esta suposición nunca ha sido probada experimentalmente hasta ahora, ya que las búsquedas de materia oscura en la física atómica utilizaban sólo sondas de materia»,[ix] no sondas de antimateria, por ende, tal vez la antimateria interactúa con la materia oscura de una manera en que la materia normal no lo hace.

Los investigadores que trabajan en instituciones de Japón, Alemania, Suiza y Estados Unidos tomaron datos producidos por el Experimento de Simetría Barión[x]–Anti–Barión (BASE) del CERN[xi] en Suiza. El desacelerador de antiprotones del CERN produce y ralentiza las contrapartes de antimateria de los protones, llamadas antiprotones, y el BASE los atrapa en un vacío extremo. El equipo realizó mediciones de precisión de estos antiprotones durante tres meses en 2017, observando la forma en que actuaban en un campo magnético.

Ahora, los científicos reexaminaron dichos datos, buscando cambios en la precesión del espín de los antiprotones, esto es, las partículas tienen un giro inherente que las convierte en una especie de versión cuántica de un trompo. Así, la interacción con los axiones —la partícula teórica de materia oscura— podría cambiar la forma en que los antiprotones giran alrededor de su eje de rotación, modificando la forma en que la parte superior se tambalea antes de caer.

La citada estrategia de búsqueda tiene un beneficio adicional: si la materia oscura interactúa de manera diferente con la antimateria que con la materia normal, ello podría ayudar a explicar por qué hay mucha más materia que antimateria en el universo.

Como siempre ha sucedido en las búsquedas de materia oscura, los investigadores no encontraron evidencia de axiones, según un artículo publicado en la prestigiosa Nature.[xii] Pero en esta era de la física donde las cosas obvias, al parecer, ya han sido descubiertas, los científicos deben pasar mucho tiempo descartando las propiedades que la materia oscura no posee, esperando que, eventualmente, surja un descubrimiento que no anule los resultados previos.

Es una búsqueda importante, de acuerdo con Chanda Prescod-Weinstein, profesor asistente de física que estudia los axiones en la Universidad de New Hampshire, «me alegra que alguien esté prestando atención a los acoplamientos axiónicos además de los acoplamientos axión–fotón, es decir, buscando axiones que interactúan con partículas que sí conocemos aparte de las partículas de luz».[xiii]

A pesar de los resultados nulos, la exploración no ha terminado. «El trabajo futuro debería apuntar a restringir aún más el acoplamiento axión–antiprotón y buscar evidencia de interacciones entre la materia oscura, los axiones y otras formas de antimateria, como los positrones (las antipartículas de los electrones)», escribió Gianpaolo Carosi, físico del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore, en un comentario al citado artículo de Nature.

Todo lo que sabemos sobre los axiones es que son muy ligeros, pero hay toda una gama de otras características que podrían poseer, si existieran. Por tanto, la búsqueda de la materia oscura continúa.

[i] http://www.tropicozacatecas.com/2018/04/22/axis-mundi-nuestro-universo-una-mera-ilusion/

[ii] Gonzalo Lizardo, ¿Sueñan los novelistas con demiurgos eléctricos?, http://lostestigosdemadigan.com/columna/las-glosas-y-los-azares-xxxiii-suenan-los-novelistas-con-demiurgos-electricos

[iii] https://www.theguardian.com/science/2019/nov/02/hubble-constant-mystery-that-keeps-getting-bigger-estimate-rate-expansion-universe-cosmology-cepheid

[iv] En cosmología, la energía oscura es una forma de energía que estaría presente en todo el espacio, produciendo una presión que tiende a acelerar la expansión del universo, resultando en una fuerza gravitacional repulsiva. https://culturacientifica.com/2019/04/12/energia-oscura/

[v] https://www.vice.com/en_us/article/zmj7pw/theres-growing-evidence-that-the-universe-is-connected-by-giant-structures

[vi] El axión es una partícula neutra y muy ligera (pero no sin masa), y no interacciona, o lo hace muy débilmente, con la materia convencional. Se puede ver el axión como un fotón “extraño”. De hecho, la teoría predice que el axión, de existir, se podría transformar en fotón (y viceversa) en el seno de campos electromagnéticos. Esta propiedad del axion es crucial para los experimentos que buscan su detección, https://www.i-cpan.es/es/content/%C2%BFqu%C3%A9-es-el-axi%C3%B3n-y-qu%C3%A9-relaci%C3%B3n-tiene-con-la-materia-oscura

[vii] La antimateria está compuesta de lo que llamamos antipartículas. Este tipo de partículas son idénticamente iguales a las que conocemos pero con una salvedad, su carga eléctrica es opuesta. Por ejemplo, la antipartícula del electrón, partícula cuya carga eléctrica es negativa, es el positrón, que es exactamente igual salvo que su carga eléctrica es igual y positiva. Los pares partícula-antipartícula además tienen una propiedad fascinante. Cuando una partícula y su correspondiente antipartícula se encuentran, chocan, éstas se aniquilan, desaparecen, dando lugar únicamente a un flash de luz, https://rewisor.com/que-es-la-antimateria/

[viii] RIKEN es un enorme instituto de investigación de Ciencias Naturales en Japón, fundado en 1917. Actualmente cuenta con aproximadamente 3,000 científicos de siete universidades niponas, https://es.wikipedia.org/wiki/RIKEN

[ix] https://gizmodo.com/could-antimatter-be-the-portal-into-the-dark-universe-1839829803

[x] Los bariones son una familia de partículas subatómicas formadas por tres quarks. Los más representativos, por formar el núcleo del átomo, son el neutrón y el protón; pero también existe otro gran número de bariones, aunque estos son todos inestables.

[xi] La Organización Europea para la Investigación Nuclear, comúnmente conocida por la sigla CERN, es una organización de investigación europea que opera el laboratorio de física de partículas más grande del mundo, http://www.exteriores.gob.es/RepresentacionesPermanentes/OficinadelasNacionesUnidas/es/quees2/Paginas/Convenios%20y%20otras%20Organizaciones%20Internacionales/CERN.aspx

[xii] https://www.nature.com/articles/s41586-019-1727-9

[xiii] https://futurism.com/the-byte/research-antimatter-portal-dark-universe

Carlos Hinojosa*

*Escritor y docente zacatecano

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