L'huracà Dark Matter proporciona una millor oportunitat per identificar les partícules d'axions

Cap amunt, estem en un huracà que no podem veure. La seva superpotència d'invisibilitat prové del fet que està feta de matèria fosca.

I els físics de les astropartícules van trobar un ús excel·lent per a aquest huracà espacial invisible: resoldre el misteri del que constitueix la misteriosa substància. En un article publicat el 7 de novembre a la revista Revisió de la física D, investigadors de la Universitat de Saragossa, King’s College de Londres i l’Institut d’astronomia del Regne Unit prediuen majors possibilitats d’identificar la matèria fosca mitjançant l’ús de dades detallades dels satèl·lits sobre els moviments de les estrelles.

Un recordatori que la humanitat és una gota a la galleda de l'univers

El total total de la massa normal observada per la humanitat: el vostre gat, el sol, una beina de marea, representa menys del cinc per cent de l'univers. Aproximadament el 68 per cent és d'energia fosca i el 27 per cent final és matèria fosca. Només un espai fosc format per qui sap què, i que potenciï l'expansió accelerada de l'univers. De les teories actuals, els científics afavoreixen les partícules massives (WIMPs) o els axions com a partícula misteriosa.

Bàsicament nedem a les coses, que científics com Ciaran A. J. O’Hare, doctor en física teòrica, postdoc de la Universitat de Saragossa i el primer autor de l'estudi, anomenen "vent de matèria fosca".

"La raó per la qual fem servir aquesta frase és que estem incrustats en un halo de matèria fosca i estem girant al disc galàctic (aquesta roda giratòria d'estels i gasos), però l'halo és molt diferent", diu O’Hare Invers. "No hi ha cap disc de matèria fosca, no hi ha una rotació preferent, sinó que toca amb direccions aleatòries."

Bàsicament, potser no sabem què és la partícula, però com que sabem la direcció en què estem girant, científics com O'Hare poden determinar d’on ve la matèria fosca, que és on els corrents estel·lars - les restes de les galàxies nanes esteses el cel: entra.

"Els corrents són realment prediccions genèriques de com entenem les galàxies per formar-se", diu O’Hare. La majoria de rierols són reduïts i petits, però una gran quantitat de dades riques recopilades pel satèl·lit Gaia de l’Agència Espacial Europea a la distància i la velocitat de més d’un milió d’estrelles proporcionen als investigadors les dades necessàries per identificar rierols difícils de veure amb l’ull humà. A més, els científics saben que aquestes restes de galàxies nanes vénen amb matèria fosca.

El corrent S1, identificat gràcies a Gaia, ens fa caure en forma d’huracà per dos motius.

"El fet realment notable que hem trobat sobre el S1 és que no només estem asseguts a l'interior, sinó que la direcció que anem és al contrari, ens movem aigües amunt", explica O’Hare. "En provar-ho, una vegada que veiem la matèria fosca, si hi ha el flux S1, podem estar més segurs que el senyal que hem vist és matèria fosca perquè podem associar-lo amb aquest objecte que podem veure a l'espai".

Com detectem la matèria fosca?

Tot i que la matèria fosca frappa a la nostra galàxia a la cara, la detecció demostra un repte. Els experiments normalment generen una col·lisió i mesuren l’energia, la llum o la dispersió de calor. Els experiments anteriors destinats a WIMP van observar la dispersió a escala de nanòmetres i la finestra d'energia detectable es va mantenir estret. Per a una evidència més clara del flux, el grup va optar per buscar diferents partícules hipotètiques, axions, en condicions experimentals que els permetessin buscar una dispersió a escala mil·limètrica (encara petita, però detectable) amb possibilitats d'èxit molt més grans.

Els experiments actuals estan intentant augmentar el nivell en dues direccions, segons O’Hare. Alguns investigadors estan fent l’experiment tan gran com sigui possible, per donar més interacció a les partícules. D'altra banda, es produeixen més esdeveniments energètics exponencialment per a la matèria fosca a nivells d'energia més baixos, que requereixen la lectura de senyals més petits i minúsculs.

Malgrat els reptes, el flux de S1 es troba en un encreuament de camins prometedors. "El principal que m'agrada molt del flux S1 és que bàsicament ens dóna una altra cosa que buscar", diu O’Hare. "És la interfície d’astronomia i física de partícules. És el que l’astronomia ens pot parlar de la física de les partícules i el que la física de partícules pot dir l’astronomia ”.