¿A una temperatura lo bastante baja, los neutrones pueden desaparecer en un mundo espejo?
CIENCIAS EXACTAS: FÍSICA.
La idea puede parecer pura ciencia-ficción, pero en realidad ha sido propuesta en física teórica por investigadores de renombre. Algo definible coloquialmente como “un mundo espejo” podría coexistir con el nuestro.
Cada partícula del mundo normal tendría una partícula espejo correspondiente. Existirían electrones espejo, protones espejo y neutrones espejo, por ejemplo. Sin embargo, según esta teoría, es muy difícil que las partículas normales interactúen con sus partículas espejo.
Bernhard Lauss (izquierda) y Geza Zsigmond. Foto: © Paul Scherrer Institute (PSI) / Markus Fischer.
El hecho de que las partículas espejo apenas interactúen con la materia ordinaria es precisamente lo que dificulta su búsqueda. Solo pueden interactuar de dos maneras con la materia que conocemos. Una de estas maneras es mediante la gravitación. La otra es mediante una rara oscilación que solo experimentan las partículas neutras. Esta es también la razón por la que las partículas espejo podrían ser candidatas a la identidad de lo que llamamos materia oscura.
La materia oscura es una clase extraña de materia que nunca ha podido ser observada directamente (no emite ningún tipo de radiación) y cuya naturaleza es desconocida. Pese a ello, es mucho más abundante en el universo que la materia normal, de la que está hecho todo lo que conocemos. La presencia de la materia oscura puede deducirse a partir de su influencia gravitatoria sobre la materia normal. Pero aparte de esto, poco más.
La debilidad de la interacción entre las partículas del mundo espejo y las del nuestro concuerda con esa falta de manifestación alguna en forma de radiación que exhibe la materia oscura.
A pesar de décadas de búsqueda, estas misteriosas partículas espejo nunca se han detectado. Los resultados de experimentos recientes en el Instituto Laue-Langevin de Francia han reavivado el debate sobre los neutrones espejo. Ahora, un experimento más reciente aporta datos nuevos y esclarecedores al respecto.
El estudio en el que se ha realizado este experimento es obra de un equipo internacional integrado, entre otros, por Bernhard Lauss y Geza Zsigmond, del Instituto Paul Scherrer en Suiza, y Nicholas J. Ayres, del Instituto de Física de Partículas y Astrofísica (IPA) en la Escuela Politécnica Federal de Zúrich, Suiza.
No existe forma de demostrar la existencia de partículas espejo utilizando únicamente la interacción gravitatoria. Por ello, los autores del nuevo estudio se centraron en otra propiedad relacionada con las partículas espejo: las partículas neutras, según esta hipótesis, podrían oscilar entre nuestro mundo y el mundo espejo. Esto significa que una partícula neutra, como el neutrón, podría, en ocasiones muy especiales, convertirse en una partícula espejo y simplemente desaparecer de nuestro mundo. Tras un tiempo, podría reaparecer de la nada.
Los neutrones son ideales para este experimento porque, en primer lugar, son eléctricamente neutros y, en segundo lugar, poseen una propiedad peculiar: los neutrones parecen tener diferentes vidas medias, dependiendo de cómo se midan. Parte de esta discrepancia podría deberse a que algunos neutrones “desaparecen” de nuestro mundo para ingresar en el mundo espejo mientras son medidos.
Para llegar al fondo de este comportamiento peculiar, los autores del estudio diseñaron un experimento sofisticado. Lograron ralentizar significativamente los neutrones (producidos en grandes cantidades en el acelerador de protones de alta intensidad del Instituto Paul Scherrer), creando así los llamados neutrones ultrafríos. Posteriormente, los confinaron en un contenedor especial de vacío de acero inoxidable no magnético. Esto requirió, en primer lugar, una cantidad muy grande de neutrones ultrafríos y, en segundo lugar, un control extremadamente preciso de las bobinas del campo magnético que rodeaban el contenedor. Esto se debe a que la probabilidad de que los neutrones crucen hacia el espacio espejo y luego regresen al nuestro es extremadamente sensible a los campos magnéticos circundantes.
Cada 5 minutos, el equipo almacenaba alrededor de 1,5 millones de neutrones en el tanque de acero inoxidable. Tras unos 200 segundos, los investigadores lo vaciaban y determinaban la cantidad de neutrones restantes. Repitieron el proceso durante varios meses, tiempo durante el cual midieron un total de aproximadamente 25 000 millones de neutrones.
Con el paso del tiempo, variaron gradualmente la intensidad y la dirección del campo magnético para explorar todas las regiones relevantes donde cabría esperar oscilaciones entre neutrones y neutrones espejo. Sin embargo, no observaron ninguna evidencia de tales oscilaciones. Estos resultados descartan, con muy alta probabilidad, cualquier transformación de neutrones en su versión espejo. No parece, por tanto, que exista el citado mundo espejo.
El estudio se titula “New High-Sensitivity Search for Neutron to Mirror-Neutron Oscillations at the PSI Ultracold Neutron Source“. Y se ha publicado en la revista académica Physical Review Letters.
Por: Redacción.
Sitio Fuente: NCYT de Amazings