Los científicos de la Universidad de Sussex han refutado la existencia de un tipo específico de axión, una importante partícula candidata de 'materia oscura', en una amplia gama de sus posibles masas.
Los datos fueron recopilados por un consorcio internacional, la Colaboración del momento dipolo eléctrico de neutrones nEDM, cuyo experimento se basa en el Instituto Paul Scherrer en Suiza. Los datos se tomaron allí y, antes, en el Instituto Laue-Langevin en Grenoble.
El profesor Philip Harris, Jefe de Ciencias Matemáticas y Físicas de la Universidad de Sussex, y jefe del grupo nEDM allí, dijo :
"Los expertos coinciden en gran medida en que una parte importante de la masa en el universo consiste en 'materia oscura'. Sin embargo, su naturaleza sigue siendo completamente oscura. Un tipo de partícula hipotética elemental que podría formar la materia oscura es la llamadaaxion. Si existen axiones con las propiedades correctas, sería posible detectar su presencia a través de este análisis completamente nuevo de nuestros datos.
"Hemos analizado las medidas que tomamos en Francia y Suiza y proporcionan evidencia de que los axiones, al menos del tipo que habría sido observable en el experimento, no existen. Estos resultados son mil veces más sensibles queanteriores y se basan en mediciones de laboratorio en lugar de observaciones astronómicas. Esto no excluye fundamentalmente la existencia de axiones, pero el alcance de las características que podrían tener estas partículas ahora es claramente limitado.
"Los resultados esencialmente envían a los físicos de vuelta al tablero de dibujo en nuestra búsqueda de materia oscura"
Se ha creído durante décadas que las partículas de axiones podrían formar al menos algo de 'materia oscura', lo que sabemos que está en nuestro universo pero que no se puede ver. Los axiones son importantes porque encontrarlos, si existen,podría ser la clave de por qué el universo tiene mucha materia pero relativamente poca antimateria. Se habrían creado cantidades iguales de materia y antimateria cuando comenzó el universo, y todo debería haberse aniquilado mutuamente, pero el Universo ahora claramente tiene mucha materia.- pero esencialmente sin antimateria - sobrante; no entendemos por qué.
Este es el primer experimento que utiliza equipos de laboratorio, en lugar de observaciones astronómicas, para investigar este tipo de axión. Anteriormente, los físicos habían ido reduciendo gradualmente el rango de posibles masas del axión a través de experimentos basados en telescopios. La investigación publicóhoy borra una gran cantidad de masas potenciales. Como resultado, los teóricos de las partículas que intentan explicar los orígenes del Universo y la naturaleza de la materia oscura tendrán que volver a la mesa de dibujo mientras revisan, restringen y ajustan sus modelos.se ha establecido un punto de referencia importante para futuras búsquedas experimentales; y otros experimentos, trabajando en temas relacionados, podrán analizar sus datos de esta nueva manera para extender aún más la sensibilidad.
Los datos se recopilaron para otro propósito, para ver por qué el universo está dominado por la materia y no por la antimateria, cuando se dio cuenta de que las mediciones también podrían usarse para buscar la presencia de axiones. El experimento funcionó atrapandoneutrones, luego aplicando un alto voltaje a su contenedor para ver si afecta la velocidad a la que giran. Un cambio en esta velocidad indicaría que tienen una estructura distorsionada, y cambios en esa distorsión con el tiempo de minutos a añosindicaría que había axiones presentes. No se vieron tales distorsiones, y por lo tanto no se detectaron axiones. El experimento nEDM en sí mismo es un "clásico" en física de partículas, que se ha ejecutado de una forma u otra con una sensibilidad cada vez mayor desde 1950, ydescartando muchas teorías en el camino. Es una de las mediciones más sensibles que es posible hacer, y las mediciones dirigidas por Sussex han proporcionado la mejor sensibilidad del mundo continuamente desde 1999.
Nicholas Ayres, un estudiante graduado en la Facultad de Ciencias Matemáticas y Físicas de la Universidad de Sussex y co-líder de este análisis en particular, dijo :
"Estos resultados abren un nuevo frente en la búsqueda de materia oscura. Desaprueban la existencia de axiones con una amplia gama de masas y, por lo tanto, ayudan a limitar la variedad de partículas que podrían ser candidatos para la materia oscura. Y es fantástico verque estos resultados, que se estaban recolectando para otro propósito por completo, podrían usarse también para buscar axiones "
El profesor Philip Harris explica cómo se pueden usar los datos para buscar axiones, así como para su propósito original :
"En nuestro experimento original tomamos una sola medición y la repetimos muchas veces para determinar el valor promedio durante un tiempo prolongado. Cuando buscamos axiones, observamos si la medición fluctúa con el tiempo con una frecuencia constante. Sientonces, sería una prueba de que hubo alguna interacción entre el neutrón y el axión. Nunca lo vimos "
El experimento no descarta la existencia de axiones por completo. En primer lugar, los axiones tendrían que haber interactuado lo suficientemente fuerte con los neutrones para detectar cualquier cambio en su velocidad de rotación. En segundo lugar, su masa podría ser mayor o menor queSin embargo, proporciona nuevas restricciones importantes, y señala el camino a seguir hacia futuras vías de investigación para ayudar a resolver uno de los grandes misterios pendientes de la cosmología. Estos experimentos hacen una importante contribución a la búsqueda de materia oscura.
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Materiales proporcionado por Universidad de Sussex . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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