La materia oscura sigue siendo un misterio difícil de desentrañar, pero los físicos no se rinden y ahora han propuesto una nueva forma de detectarla: estudiando los relámpagos. Según indican en su artículo en la revista APS Physics, un rayo perfectamente recto durante una tormenta eléctrica podría guardar evidencia del paso de la materia oscura por nuestro planeta.

¿De qué está compuesta la materia oscura?

En la década de 1930, los astrónomos se percataron de que las galaxias se mueven como si tuvieran más materia de la que captaban los telescopios. Desde entonces, se empezó a considerar la posibilidad de que nuestro universo contenga una enorme cantidad de materia invisible para nosotros y nuestra tecnología, a la que se conoce como materia oscura. Esta parece estar circulando junto a la materia ordinaria y visible.

Se cree que la materia oscura está formada por partículas elementales sumamente antiguas, que data de hace unos 14 mil millones de años, en el momento del polémico Big Bang. Estas partículas elementales se denominan “partículas masivas de interacción débil”.

Experimentos infructuosos

Pero encontrar la materia oscura ha sido todo un reto para la humanidad a pesar de que se habló de su presencia desde inicios del siglo pasado. Los astrónomos y físicos han realizado una amplia variedad de experimentos con detectores sofisticados para buscar señales de las partículas que componen la materia oscura, pero con pocos resultados.

Los experimentos típicos usan enormes cubas de un líquido ultradenso como el xenón. Sabiendo que la materia oscura circula con la materia visible, de tocar este líquido, los científicos podrían ver la radiación emitida por los núcleos atómicos al alejarse con las partículas. Sin embargo, estos diseños no han arrojado resultados convincentes, lo que ha llevado a los físicos a preguntarse si la materia oscura no estará hecha de otra cosa.

Esta duda los motivó a proponer una estrategia diferente para buscar signos de materia oscura en el universo y, curiosamente, esta involucra los relámpagos. Al parecer, estudiar los destellos de luz que decoran los cielos durante las tormentas eléctricas ordinarias podría arrojar pistas sobre la materia oscura.

Macros; grupos macroscópicos de materia en lugar de partículas elementales

Los investigadores creen que, en lugar de estar compuesta por partículas elementales, la materia oscura está formada por grupos macroscópicos de materia que se han denominado “macros”, una idea que parece encajar bien con el estudio de los relámpagos propuesto.

Los macros pueden pesar lo equivalente a una pelota de golf, pero al tener una densidad de varios cientos de libras por pulgada cúbica, no ocuparán tanto espacio. Incluso siendo tan densos, podrían tener el tamaño de una bacteria (y recordemos que también son invisibles a simple vista).

Pero la parte más importante de esta concepción es que los macros no están estáticos; al contrario, las estimaciones sugieren que deben estar atrevesando el espacio a velocidades de entre 150 y 300 millas por segundo. Para tener una idea más clara de cuán veloces serían, sirve compararlas con la velocidad de una bala de rifle, que viaja aproximadamente a media milla por segundo.

Aunque se hayan popularizado después de las partículas masivas de interacción débil, los macros en realidad fueron propuestos mucho antes. En 1980, Ed Witten, conocido por su trabajo sobre la teoría de cuerdas, escribió sobre la posibilidad de que existan objetos como los macros, pero aún más densos, a los que se refirió como “pepitas de quark”.

Grupos macroscópicos de materia oscura inducirían relámpagos rectos

Todo parece fácil de entender hasta ahora, pero ¿en qué punto se conectan los relámpagos con la materia oscura? Pues bien, antes de dar con la respuesta, es necesario considerar otros aspectos de su viaje a través del universo.

Imaginemos que un macro pasa a través de la atmósfera de la Tierra. Su trayecto liberaría tanta energía que descompondría los electrones de los átomos de materia que empujó a su paso. La consecuencia sería un canal largo y delgado de partículas cargadas, mejor conocidas como iones, en el aire.

Rayo cayendo a tierra desde un cielo nublado.

En condiciones “normales”, este fenómeno sería invisible, pero la situación cambia si ocurre durante una tormenta eléctrica. En este caso, el canal de iones funcionaría como un conducto para los relámpagos, haciendo que sigan también una trayectoria recta, algo nunca antes documentado.

“Dado que estas macros viajan tan rápido, no se ven realmente afectadas por el viento, por lo que estos canales iónicos son notablemente rectos y atraviesan directamente la atmósfera terrestre”, dice Nathaniel Starkman, estudiante de posgrado en física en la Universidad de Toronto.

Hasta ahora, no se ha observado ni un solo rayo recto como indicio de materia oscura

De modo que, en teoría, si se observaran relámpagos rectos como una flecha, existe la posibilidad de que sea consecuencia del pago de los macros de la materia oscura a través de la atmósfera terrestre.

Ahora bien, hasta la fecha, nadie nunca ha visto un rayo superrecto, por lo que aún no podemos hablar de hechos. Pero tratándose de un enfoque tan novedoso, puede que valga la pena invertir más en su investigación.

Los autores proponen en su estudio aprovechar las redes de cámaras que escanean el cielo en busca de meteoros, bolas de fuego y bólidos, esos meteoritos que se rompen y generan múltiples rayas. Serían útiles los ya existentes, aunque el software tendría que modificarse para adecuarse a su nuevo posible objetivo.

Referencia:

Straight lightning as a signature of macroscopic dark matter. https://journals.aps.org/prd/abstract/10.1103/PhysRevD.103.063024

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