Uno de los mayores misterios del Universo es por qué su expansión parece estar acelerándose. Los físicos lo han atribuido a una fuerza extraña llamada energía oscura, pero exactamente cómo funciona es en gran medida especulativa.

Las hipotéticas partículas “camaleónicas” podrían fundamentar la energía oscura, y los físicos de la Organización Europea de Investigación Nuclear (CERN, acrónimo de Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire) han estado buscando estas partículas provenientes del Sol. Ahora, el equipo ha reportado los primeros resultados de su búsqueda.

Comportamiento cambiante

Desde hace décadas se entiende que el Universo se está expandiendo, pero fue solo en 1998 cuando un equipo de físicos descubrió que esta expansión no está sucediendo a una velocidad constante, sino que se está acelerando, un descubrimiento que les valió el Premio Nobel de Física 2011.

Para el estudio, los investigadores del CERN utilizaron el Telescopio Solar de Axiones CAST (en la imagen).

Los científicos se refieren a la fuerza desconocida que está impulsando esta aceleración como energía oscura, y se calcula que representa el 68 por ciento de todo en el Universo. Pero lo que la energía oscura realmente es, sigue siendo un misterio.

Una hipótesis sugiere que la fuerza es transportada por partículas con una masa que varía según la cantidad de materia que la rodea. Entonces, cuando estas cambiantes partículas camaleónicas se encuentran en regiones de alta intensidad de materia, como cerca de la Tierra, su masa sería grande y ejercerían una fuerza sobre una distancia muy pequeña, menos de 1 milímetro. Pero las partículas camaleónicas que flotan libremente en el espacio tendrían masas mucho más pequeñas y su influencia se extendería en rangos mucho más largos.

Este comportamiento cambiante hace que las partículas camaleónicas sean buenas candidatas para explicar la energía oscura, pero también las hace difíciles de buscar.

Con esto en mente, los científicos han realizado experimentos con el Telescopio Solar de Axiones del CERN (CAST, por sus siglas en inglés) que se construyó para buscar axiones, hipotéticas partículas de materia oscura que se transmiten desde el Sol.

Detectando lo indetectable

En este caso, un detector llamado KWISP (Kinetic WISP detection) se conectó a CAST para buscar partículas camaleónicas, que también se cree que son producidas por el Sol.

El Universo se está expandiendo a un ritmo acelerado, pero se desconoce qué causa esta aceleración. La explicación más popular lo atribuye a una forma de energía conocida como energía oscura.

Este detector está formado por una membrana delgada, con láseres entrenados. La idea es que esta membrana se mantiene extremadamente quieta, mientras que una serie de espejos enfoca cualquier flujo entrante de partículas camaleónicas en ella. Si estas partículas golpean la membrana, deberían producir un minúsculo, pero detectable, movimiento que sería registrado por los láseres.

Los investigadores probaron KWISP durante una campaña de 10 días, y los primeros resultados provienen de un período de 90 minutos registrado en julio de 2017. Desafortunadamente, el equipo no detectó señales de partículas camaleónicas solares, pero los datos permitieron determinar una restricción en el límite superior del peso de estas partículas, que es aproximadamente 44 piconewtons, más o menos el peso de una sola célula humana.

Por supuesto, las partículas camaleónicas podrían simplemente no existir. En última instancia, hay otras teorías además de la energía oscura que podrían explicar la aceleración de la expansión del Universo.

Los investigadores explican que la energía oscura y la materia oscura podrían explicarse como un “fluido oscuro” con una masa negativa que llena el universo. Otra explicación es que podemos tener nuestras matemáticas completamente equivocadas, y la energía oscura puede no existir en lo absoluto.

Sin duda, la llamada energía oscura es uno de los mayores misterios del Universo, un enigma que les ofrece a los científicos su mayor incentivo: algo que no han podido explicar.

Referencia: First Results on the Search for Chameleons with the KWISP Detector at CAST. ArXiv, 2019. https://arxiv.org/abs/1906.01084v1