La materia oscura es uno de los conceptos físicos más exóticos de los que hemos oído hablar, pero ¿qué es realmente? Beatriz Martínez, coordinadora y profesora del Doble Grado en Física Computacional e Ingeniería del Software de U-tad nos cuenta todo lo que se sabe hasta ahora sobre ella. ¿Te quedas?
¿Qué es la materia ordinaria?
Para definir la materia oscura, en primer lugar, debemos explicar lo que conocemos como materia ordinaria. Esta es la materia de la que están hechos todos los objetos que forman parte de nuestro día a día y que está compuesta de átomos, formados a su vez por quarks (agrupados en protones y neutrones) y electrones. Sin embargo, estas no son las únicas partículas que conforman el universo. En él, también encontramos neutrinos, muones, partículas tau, fotones, gluones, el bosón Z y el bosón W, además del bosón de Higgs.
Todas estas partículas tienen una serie de propiedades conocidas que se basan en la forma en que interaccionan tanto con las fuerzas fundamentales como entre sí mismas.
¿Qué es la materia oscura del universo?
El concepto de materia oscura surge del estudio del universo, ya que la observación del comportamiento orbital de elementos del espacio (como las galaxias, por ejemplo) se corresponde con una masa significativamente mayor a la que se puede detectar por medios electromagnéticos. Según los cálculos gravitacionales, la materia no detectada debe ser más abundante que la materia sí detectada, en concreto, más de cinco veces mayor.
La materia oscura se llama así precisamente porque no es visible, lo que quiere decir que no interacciona con los campos electromagnéticos. Este hecho descarta la posibilidad de que se trate de materia ordinaria (de átomos) como la que conforma los objetos que nos rodean.
Incógnitas de la materia oscura
Son muchas las incógnitas que rodean a la materia oscura:
- La primera de ellas es su relación con las partículas ya conocidas. Algunas de estas partículas, como los neutrinos, tienen propiedades compatibles con lo que se sabe de la materia oscura. Los neutrinos forman también parte de la materia ordinaria y son, de hecho, los que provocan ciertas reacciones nucleares, pero su contribución en la materia conocida es muy pequeña debido a su baja masa. La gran masa de la materia oscura puede sugerir la existencia de neutrinos más pesados. También se ha postulado la existencia de otras partículas, llamadas axiones, en relación con la materia oscura y otras áreas de la física de partículas. Las teorías que intentan explicar la existencia de la materia oscura también se suelen relacionar con la supersimetría, teoría que relaciona las propiedades de distintos tipos de partículas. Finalmente, existen también teorías que niegan la existencia de la materia oscura, achacando el desajuste entre los datos previstos y los observados a una incomprensión del funcionamiento de la fuerza gravitatoria en su nivel más complejo (Chae et al., 2020).
- Una de las preocupaciones asociadas a la existencia de la materia oscura es la posibilidad de que “se nos caiga encima” o de que nos atraviese y suframos “balazos” de materia oscura. Sin embargo, hay que tener en cuenta que la fuerza que mantiene nuestros átomos unidos, así como los electrones unidos al núcleo en cada uno de ellos, conforma la fuerza electromagnética. Por tanto, una partícula sin carga ni interacción con el campo electromagnético podría atravesar nuestro cuerpo (o cualquier objeto) sin interaccionar con él, o solo interaccionando en caso de “chocar” con los núcleos atómicos, que ocupan una fracción de aproximadamente del volumen de los átomos; de hecho, las partículas de materia oscura podrían estar atravesándonos ahora mismo.
En definitiva, si algo sabemos sobre la materia oscura es que no debe preocuparnos el hecho de que nos dañe físicamente al acercarse a nosotros. Eso sí, este es un campo en el que todavía quedan muchos avances por realizar y muchas preguntas por responder, y es que a pesar de los esfuerzos de la física teórica y de partículas, se necesita realizar cálculos computaciones de gran complejidad.
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La investigación sobre la materia oscura es un frente abierto en el CERN: https://home.cern/science/physics/dark-matter
