La materia oscura solo se conoce por su efecto sobre los cuerpos astronómicos masivos, pero aún no se ha observado o identificado directamente. Una teoría sobre lo que podría ser la materia oscura sugiere que podría ser una partícula llamada axión y que estos podrían ser detectablescon experimentos basados en láser que ya existen. Estos experimentos con láser son observatorios de ondas gravitacionales.
La búsqueda está en busca de materia oscura. Hay muchas teorías sobre qué tipo de cosas podría llegar a ser, pero muchos físicos creen que la materia oscura es una partícula masiva de interacción débil, o WIMP. Lo que esto significa es que sí lo haceno interactúa fácilmente con la materia ordinaria. Sabemos que esto es cierto porque aún no se ha visto directamente. Pero también debe tener al menos algo de masa, ya que su presencia puede inferirse por su atracción gravitacional.
Se han realizado enormes esfuerzos para detectar la materia oscura WIMP, incluso con el Gran Colisionador de Hadrones en Suiza, pero aún no se han observado los WIMP. Una partícula alternativa que llama la atención es el axión.
"Asumimos que el axión es muy ligero y apenas interactúa con nuestro tipo de materia familiar. Por lo tanto, se lo considera un buen candidato para la materia oscura", dijo la profesora asistente Yuta Michimura del Departamento de Física de la Universidad de Tokio."No conocemos la masa de los axiones, pero generalmente pensamos que tiene una masa menor que la de los electrones. Nuestro universo está lleno de materia oscura y se estima que hay 500 gramos de materia oscura dentro de la Tierra, aproximadamente la masa deuna ardilla."
Los axiones parecen ser un buen candidato para la materia oscura, pero dado que solo pueden interactuar muy débilmente con la materia ordinaria, son extraordinariamente difíciles de detectar. Por lo tanto, los físicos idean formas cada vez más complejas para compensar esta falta de interacción con la esperanza de revelar elfirma reveladora de materia oscura, que constituye más de una cuarta parte del universo visible.
"Nuestros modelos sugieren que la materia oscura del axión modula la polarización de la luz, que es la orientación de la oscilación de las ondas electromagnéticas", explicó Koji Nagano, un estudiante graduado en el Instituto de Investigación de Rayos Cósmicos de la Universidad de Tokio. "Esta modulación de polarización puedese mejorará si la luz se refleja varias veces en una cavidad óptica compuesta por dos espejos paralelos separados. Los ejemplos más conocidos de este tipo de cavidades son los brazos largos del túnel de los observatorios de ondas gravitacionales ".
La investigación de la materia oscura no recibe tanta atención o financiamiento como otras áreas más aplicables de la investigación científica, por lo que se hacen grandes esfuerzos para encontrar formas de hacer que la cacería sea rentable. Esto es relevante ya que otras formas teóricas de observar axiones involucran extremadamentefuertes campos magnéticos que generan grandes gastos. Aquí, los investigadores sugieren que los observatorios de ondas gravitacionales existentes, como el Observatorio de ondas gravitacionales con interferómetro láser LIGO en los EE. UU., Virgo en Italia o KAGRA en Japón, podrían modificarse de forma económica para buscar axiones sinen detrimento de sus funciones existentes.
"Con nuestro nuevo esquema, podríamos buscar axiones agregando algunas ópticas de polarización frente a los sensores de fotodiodos en los detectores de ondas gravitacionales", describió Michimura. "El siguiente paso que me gustaría ver es la implementación de la óptica en una gravitacióndetector de ondas como KAGRA "
Esta idea es prometedora porque las mejoras en las instalaciones de ondas gravitacionales no reducirían la sensibilidad de la que dependen para su función principal, que es detectar ondas gravitacionales distantes. Se han realizado experimentos con experimentos y observaciones para encontrar el axión, perohasta el momento no se ha encontrado ninguna señal positiva. El método propuesto por los investigadores sería mucho más preciso.
"Existe una abrumadora evidencia astrofísica y cosmológica de que la materia oscura existe, pero la pregunta '¿Qué es la materia oscura?' Es uno de los mayores problemas pendientes en la física moderna", dijo Nagano. "Si podemos detectar axiones y decir con seguridadson materia oscura, sería realmente un evento realmente emocionante. Es lo que los físicos como nosotros soñamos "
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Materiales proporcionados por Universidad de Tokio . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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