Arrojando nueva luz sobre la tierra de las sombras del universo

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Arrojando nueva luz sobre la tierra de las sombras del universo

Vivimos en un Universo misterioso, la mayor parte del cual no podemos ver. ¿De qué está hecho y su composición ha cambiado con el tiempo? Las galaxias iluminadas por estrellas, los cúmulos de galaxias y los supercúmulos están incrustados dentro de halos invisibles compuestos de material transparente que los científicos denominan "materia oscura". Esta sustancia misteriosa crea una estructura enorme e invisible en todo el espacio y el tiempo: un tapiz fabuloso y fantástico tejido de filamentos pesados ​​compuestos de esta materia "oscura", que se cree que se forma a partir de partículas no atómicas no identificadas y exóticas. En marzo de 2020, un equipo de científicos anunció que habían identificado una partícula subatómica que podría haber formado la materia oscura en el Universo durante su nacimiento del Big Bang.

Los científicos creen que hasta el 80% del Universo podría ser materia oscura, pero a pesar de años de investigación, su origen sigue siendo un enigma. Aunque no se puede observar directamente, la mayoría de los astrónomos piensan que esta forma fantasmal de materia está realmente ahí porque baila gravitacionalmente con formas de materia que se pueden observar, como estrellas y planetas. Este material invisible está formado por partículas exóticas que no emiten, absorben ni reflejan la luz.

Un equipo de físicos nucleares de la Universidad de York (Reino Unido) está proponiendo ahora una nueva partícula candidata para este material fantasmal: una partícula que detectaron recientemente llamada hexaquark d-star.

El hexaquark de la estrella d está formado por seis quarks, las partículas fundamentales que normalmente se combinan en tríos para formar los protones y neutrones del núcleo atómico.

Levanta un quark para obtener una marca

El novelista irlandés James Joyce (1882-1941) hizo que un personaje borracho en Finnegan's Wake levantara un litro de cerveza negra para brindar por un hombre llamado Finnegan que acababa de morir. Él dijo erróneamente "levanta un quark para reunir a Mark". El físico estadounidense, premio Nobel Murray Gell-Mann (1929-2019), quien fue uno de los científicos que propuso la existencia del quark en 1964, pensó que era tan divertido que nombró a esta subpartícula en honor al huésped borracho. El físico ruso-estadounidense, George Zweig, también propuso de forma independiente la existencia del quark ese mismo año.

Un quark es un tipo de partícula elemental que es un constituyente fundamental de la materia. Los quarks se combinan para crear partículas compuestas llamadas hadrones . Los hadrones son partículas subatómicas de un tipo que incluye protones y neutrones, que pueden participar en la fuerte interacción que mantiene unidos los núcleos atómicos. De hecho, los hadrones más estables son los protones y los neutrones, los componentes que forman los núcleos de los átomos. Debido a un fenómeno denominado confinamiento de color , los quarksno se han observado directamente ni se han encontrado de forma aislada. Por esta razón, solo se han encontrado dentro de los hadrones. Debido a esto, gran parte de lo que los científicos han aprendido sobre los quarks se ha derivado del estudio de los hadrones.

Los quarks también muestran ciertas propiedades intrínsecas, que incluyen masa, color, carga eléctrica y giro. Ellos son la única partícula elemental conocida en el modelo estándar de la física de partículas para visualizar las cuatro interacciones fundamentales - también denominado fuerzas fundamentales --el fuerte interacción, la débil interacción, la gravitación y el electromagnetismo. Los quarks son también las únicas partículas elementales conocidas cuyas cargas eléctricas no son múltiplos enteros de la carga elemental.

Los tipos de quarks se conocen como sabores : arriba, abajo, extraño, encantador, inferior y superior. Los quarks más pesados experimentan rápidamente una metamorfosis en quarks up y down como resultado de un proceso llamado desintegración de partículas. La desintegración de partículas se refiere a la transformación de un estado de mayor masa a un estado de menor masa. Por esta razón, los quarks up y down son estables, así como los más abundantes en el Universo. En contraste, los quarks extraño, encanto, inferior y superior solo se puede producir en colisiones de alta energía, como las que involucran rayos cósmicos o aceleradores de partículas. Para cada sabor de quark hay un antiquark correspondiente . La antipartícula antiquark se diferencia del quark solo en ciertas propiedades, como la carga eléctrica. Las antipartículas antiquark tienen la misma magnitud pero un signo opuesto.

Había poca evidencia de la existencia física de quarks hasta que se llevaron a cabo experimentos de dispersión inelástica profunda en el Stanford Linear Accelerator Center en 1968. Los experimentos con aceleradores han proporcionado evidencia de la existencia de los seis sabores . El quark top , observado por primera vez en Fermilab en 1995, fue el último en ser descubierto.

La tierra de las sombras del universo

A menudo se dice que la mayor parte de nuestro Universo está "perdido", principalmente compuesto por una sustancia no identificada que se conoce como energía oscura. La misteriosa energía oscura está provocando que el Universo se acelere en su expansión, y se cree que es una propiedad del propio Espacio.

Las mediciones más recientes indican que el Universo está compuesto por aproximadamente un 70% de energía oscura y un 25% de materia oscura . Actualmente, se desconocen tanto el origen como la naturaleza de la misteriosa materia oscura y la energía oscura . Una fracción considerablemente más pequeña de nuestro Universo está compuesta de la llamada materia atómica "ordinaria". La materia atómica "ordinaria", que es realmente extraordinaria, es comparativamente escasa. Sin embargo, es el material que da cuenta de todos los elementos enumerados en la conocida tabla periódica.A pesar de ser el pequeño "enano" de la camada cósmica de tres, la materia atómica "ordinaria" es lo que forma las estrellas, los planetas, las lunas y las personas, todo aquello con lo que los seres humanos en la Tierra están más familiarizados. También es la forma preciosa de materia que hizo que la vida se formara y evolucionara en el Universo.

En las escalas más grandes, el Universo se ve igual dondequiera que se observe. Muestra una apariencia burbujeante y espumosa, con filamentos enormes y extremadamente masivos compuestos de materia oscura entrelazados entre sí, creando una estructura en forma de red que se conoce como la Red Cósmica. Los filamentos fantasmales y transparentes de la gran Red Cósmica son trazados por miríadas de galaxias ardiendo con los fuegos de la luz brillante de las estrellas, delineando así las inmensas trenzas entrelazadas de materia oscura que contienen las galaxias del Universo visible. Vacíos enormes, cavernosos, oscuros y casi vacíos interrumpen este patrón en forma de red. Los vacíosalbergan pocas galaxias, y esta es la razón por la que parecen estar completamente vacías. En dramático contraste, los enormes filamentos iluminados por las estrellas de la Red Cósmica se entrelazan alrededor de estos Vacios casi vacíos , creando un nudo trenzado fabuloso y complicado.

Algunos cosmólogos han propuesto que toda la estructura a gran escala del Universo está realmente compuesta por un solo filamento y un solo Vacío retorcidos juntos en una intrincada y compleja maraña.

Entra en el hexaquark d-Star

El hexaquark d-star está formado por seis quarks . Estas partículas fundamentales normalmente se combinan en tríos para formar los protones y neutrones del núcleo atómico. Lo más importante es que los seis quarks en un hexaquark de estrella D crean una partícula de bosón . Esto indica que cuando hay una gran cantidad de hexaquarks de estrellas d, estos pueden bailar juntos y combinarse de formas muy diferentes a los protones y neutrones. Un bosón es una partícula que transporta energía. Por ejemplo, los fotones son bosones.

El equipo de científicos de la Universidad de York propone que en las condiciones que existieron poco después del Big Bang, una multitud de hexaquarks de estrellas D podrían haberse reunido y luego combinarse a medida que el Universo se enfriaba desde su estado extremadamente caliente original y luego se expandía. para dar lugar a un quinto estado de la materia, lo que se denomina condensado de Bose-Einstein .

Un condensado de Bose-Einstein es un estado de la materia en el que átomos separados o partículas subatómicas, enfriadas hasta casi el cero absoluto, se fusionan en una sola entidad cuántica, es decir, una que puede describirse mediante una función de onda, en un entorno cercano. escala macroscópica.

El Dr. Mikhail Bashkanov y el Dr. Daniel Watts del Departamento de Física de la Universidad de York publicaron la primera evaluación de la viabilidad de este nuevo candidato a materia oscura .

El Dr. Watts señaló en un comunicado de prensa de la Universidad de York del 3 de marzo de 2020 que "El origen de la materia oscura en el Universo es una de las preguntas más importantes de la ciencia y que, hasta ahora, ha quedado en blanco".

"Nuestros primeros cálculos indican que la condensación de estrellas D es un nuevo candidato factible para la materia oscura y esta nueva posibilidad parece digna de una investigación más detallada", agregó.

"El resultado es particularmente emocionante ya que no requiere ningún concepto que sea nuevo para la física", continuó comentando el Dr. Watts.

El coautor, Dr. Bashkanov, explicó en el mismo comunicado de prensa de la Universidad de York que "el siguiente paso para establecer este nuevo candidato a materia oscura será obtener una mejor comprensión de cómo interactúan las estrellas D , cuándo se atraen y ¿cuándo se repelen? Estamos enseñando nuevas medidas para crear estrellas d dentro de un núcleo atómico y ver si sus propiedades son diferentes a cuando están en el espacio libre ".

Los científicos planean ahora colaborar con investigadores en Alemania y Estados Unidos para probar su nueva teoría de. materia oscura y la caza de hexaquarks d-star en el Universo.

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