Una forma sombr\u00eda de luz dentro de un universo de part\u00edculas hipot\u00e9ticas est\u00e1 siendo considerada seriamente como medio para descubrir la identidad de la materia oscura. Seg\u00fan un nuevo an\u00e1lisis exhaustivo realizado en cromodin\u00e1mica cu\u00e1ntica, el fot\u00f3n oscuro se adapta mucho mejor a los resultados observados de los experimentos en colisionadores de part\u00edculas que el modelo est\u00e1ndar de f\u00edsica de part\u00edculas, por un margen bastante amplio. De hecho, un equipo de investigadores dirigido por el f\u00edsico Nicholas Hunt-Smith del Centro de Excelencia ARC para F\u00edsica de Part\u00edculas de Materia Oscura y la Universidad de Adelaida en Australia calcul\u00f3 un nivel de confianza de 6,5 sigma, lo que sugiere las probabilidades de que los fotones oscuros no expliquen las observaciones son del orden de una entre mil millones.<\/p>\n\n\n\n
“La existencia de la materia oscura ha quedado firmemente establecida a partir de sus interacciones gravitacionales, pero su naturaleza precisa sigue eludi\u00e9ndose a pesar de los mejores esfuerzos de los f\u00edsicos de todo el mundo”, dice Anthony Thomas, f\u00edsico de la Universidad de Adelaida.<\/p>\n\n\n\n
“La clave para comprender este misterio podr\u00eda estar en el fot\u00f3n oscuro, una part\u00edcula te\u00f3ricamente masiva que puede servir como portal entre el sector oscuro de part\u00edculas y la materia regular”.<\/p>\n\n\n\n
La materia oscura es uno de los mayores misterios del Universo. No sabemos qu\u00e9 es, pero hay algo que est\u00e1 teniendo un efecto gravitacional sobre la materia normal.<\/p>\n\n\n\n
Las galaxias giran m\u00e1s r\u00e1pido de lo que deber\u00edan si estuvieran llenas de part\u00edculas normales. La trayectoria de la luz se curva alrededor de objetos masivos m\u00e1s pronunciadamente de lo que deber\u00eda, bas\u00e1ndose \u00fanicamente en la gravedad generada por la materia normal.<\/p>\n\n\n\n
Existen varios candidatos para la materia oscura, pero a\u00fan tenemos que identificarlos. Y el modelo est\u00e1ndar no ayuda, realmente. Es excelente para la f\u00edsica de part\u00edculas de materia normal, pero a\u00fan no ha podido dar cuenta de la materia oscura.<\/p>\n\n\n\n
Una posibilidad es que hipot\u00e9ticos fotones oscuros est\u00e9n involucrados de alguna manera. As\u00ed como los fotones normales son portadores de fuerza para el electromagnetismo (la luz), los fotones oscuros podr\u00edan conectarse a la materia oscura. Hunt-Smith y sus colegas de la Universidad de Adelaida y el Laboratorio Jefferson en Estados Unidos investigaron los productos de las colisiones de part\u00edculas para buscar evidencia de estas elusivas part\u00edculas.<\/p>\n\n\n\n
“En nuestro \u00faltimo estudio”, dice Thomas, “examinamos los efectos potenciales que un fot\u00f3n oscuro podr\u00eda tener en el conjunto completo de resultados experimentales del proceso de dispersi\u00f3n inel\u00e1stica profunda”.<\/p>\n\n\n\n
La dispersi\u00f3n inel\u00e1stica profunda se refiere a una forma espec\u00edfica en que las part\u00edculas pueden dispersarse despu\u00e9s de una colisi\u00f3n de alta energ\u00eda. Utilizando datos de varios colisionadores de part\u00edculas, los investigadores exploraron la posibilidad de que los fotones oscuros desempe\u00f1en un papel sutil en la forma en que las part\u00edculas divergen despu\u00e9s de un impacto.<\/p>\n\n\n\n
Tambi\u00e9n incluyeron una espina particular en el costado del modelo est\u00e1ndar: la anomal\u00eda magn\u00e9tica de los muones. Las mediciones de la forma en que el mu\u00f3n se mueve en un fuerte campo magn\u00e9tico discrepan con las predicciones del modelo est\u00e1ndar en 3 a 4 desviaciones est\u00e1ndar, lo que sugiere la actividad de fuerzas a\u00fan por estudiar. Descubrieron que la introducci\u00f3n de la posibilidad de un fot\u00f3n oscuro no s\u00f3lo aumenta la preferencia por el fot\u00f3n oscuro como candidato, sino que reduce significativamente la anomal\u00eda magn\u00e9tica del mu\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n
“Hemos utilizado el marco de an\u00e1lisis global de la funci\u00f3n de distribuci\u00f3n de partones del Jefferson Lab Angular Momentum (JAM) de \u00faltima generaci\u00f3n, modificando la teor\u00eda subyacente para permitir la posibilidad de un fot\u00f3n oscuro”, dice Thomas.<\/p>\n\n\n\n
“Nuestro trabajo muestra que se prefiere la hip\u00f3tesis del fot\u00f3n oscuro a la hip\u00f3tesis del modelo est\u00e1ndar con una significancia de 6,5 sigma, lo que constituye una evidencia para el descubrimiento de part\u00edculas”.<\/p>\n\n\n\n
Si bien a\u00fan queda mucho trabajo por hacer antes de que podamos afirmar que existen fotones oscuros, los investigadores esperan que sus hallazgos persuadan a otros investigadores de anomal\u00edas a verificar sus sumas en busca de rayos de luz m\u00e1s all\u00e1 del Modelo Est\u00e1ndar.<\/p>\n\n\n\n
La investigaci\u00f3n ha sido publicada en el Journal of High Energy Physics<\/a>.<\/p>\n\n\n\n