Encontrar el hipotético axión de la partícula podría significar descubrir por primera vez lo que sucedió en el Universo un segundo después del Big Bang, sugiere un nuevo estudio publicado en Revisión física D el 7 de junio.
¿Qué tan lejos en el pasado del Universo podemos mirar hoy? En el espectro electromagnético, las observaciones del Fondo de Microondas Cósmico, comúnmente conocido como CMB, nos permiten ver casi 14 mil millones de años atrás, cuando el Universo se enfrió lo suficiente.para que los protones y los electrones se combinen y formen hidrógeno neutro. El CMB nos ha enseñado mucho sobre la evolución del cosmos, pero los fotones del CMB se liberaron 400.000 años después del Big Bang, lo que hace que sea extremadamente difícil aprender sobre la historia deluniverso anterior a esta época.
Para abrir una nueva ventana, un trío de investigadores teóricos, incluido el investigador principal del Instituto Kavli de Física y Matemáticas del Universo Kavli IPMU, Universidad de California, Berkeley, profesor de Física MacAdams y científico principal de la facultad del Laboratorio Nacional Lawrence BerkeleyHitoshi Murayama, investigador de física del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley y de la Universidad de California, Berkeley, el becario postdoctoral Jeff Dror ahora en la Universidad de California, Santa Cruz y el becario de investigación Miller de UC Berkeley Nicholas Rodd, miraron más allá de los fotones y en el ámbito de lo hipotéticopartículas conocidas como axiones, que pueden haber sido emitidas en el primer segundo de la historia del Universo.
En su artículo, sugieren la posibilidad de buscar un axión análogo del CMB, el llamado Fondo de axión cósmico o CaB.
Si bien es hipotético, hay muchas razones para sospechar que el axión podría existir en nuestro Universo.
Por un lado, los axiones son una predicción genérica de la teoría de cuerdas, una de las mejores esperanzas actuales para una teoría de la gravedad cuántica. La existencia de un axión podría ayudar aún más a resolver el enigma de por qué todavía tenemos que medir un momento dipolar eléctricopara el neutrón, un problema más formalmente conocido como el "Problema de PC fuerte". Más recientemente, el axión se ha convertido en un candidato prometedor para la materia oscura y, como consecuencia, los investigadores están buscando rápidamente la materia oscura de los axiones.
En su artículo, los investigadores señalan que a medida que los experimentadores desarrollan instrumentos más sensibles para buscar materia oscura, pueden tropezar con otro signo de axiones en forma de CaB. Pero debido a que el CaB comparte propiedades similares con los axiones de materia oscura, existe el riesgo de que los experimentos arrojen la señal CaB como ruido.
Encontrar el CaB en uno de estos instrumentos sería un doble descubrimiento. No solo confirmaría la existencia del axión, sino que los investigadores de todo el mundo tendrían inmediatamente un nuevo fósil del Universo temprano. Dependiendo de cómo se produjo el CaB, los investigadorespodría aprender sobre varios aspectos diferentes de la evolución del Universo nunca antes posible Figura.
"Lo que hemos propuesto es que, al cambiar la forma en que los experimentos actuales analizan los datos, podemos buscar axiones sobrantes del universo temprano. Entonces, podríamos aprender sobre el origen de la materia oscura,transición de fase o inflación al comienzo del Universo. Ya hay grupos experimentales que han mostrado interés en nuestra propuesta, y espero que podamos descubrir algo nuevo sobre el Universo temprano que no se conocía antes ", dice Murayama.
"La evolución del universo puede producir axiones con una distribución de energía característica. Al detectar la densidad de energía del universo actualmente compuesto por axiones, experimentos como MADMAX, HAYSTAC, ADMX y DMRadio podrían darnos respuestas a algunas de lasacertijos más importantes en cosmología, como, '¿Qué tan caliente se puso nuestro universo?', '¿Cuál es la naturaleza de la materia oscura?', '¿Nuestro universo experimentó un período de rápida expansión conocido como inflación?' y '¿Hubo alguna vez¿una transición de fase cósmica? '", dice Dror.
El nuevo estudio proporciona motivos para estar entusiasmados con el programa de materia oscura de axiones. Incluso si la materia oscura no está hecha de axiones, estos instrumentos pueden proporcionar una imagen del Universo cuando tenía menos de un segundo.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Kavli de Física y Matemáticas del Universo . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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