Dr. José Manuel Nieto Jalil / Director del Departamento Regional de Ciencias en la Región Centro-Sur Tecnológico de Monterrey Campus Puebla
En los últimos años, las observaciones cosmológicas han revelado un sorprendente hecho: sólo hemos logrado detectar aproximadamente el 15% de la masa total del Universo. El misterioso 85% restante está conformado por una entidad enigmática conocida como materia oscura, cuya naturaleza sigue siendo desconocida.
La existencia de la materia oscura se ha deducido de manera indirecta debido a que, al examinar la distribución de la gravedad en el Universo, se ha evidenciado la presencia de una cantidad considerable de masa invisible. Se cree que esta materia oscura puede estar compuesta por partículas aún no identificadas.
La idea de la materia oscura en la cosmología moderna se atribuye generalmente al astrónomo suizo Fritz Zwicky. En la década de 1930, Zwicky realizó estudios sobre la velocidad de rotación de las galaxias y la distribución de la masa en los cúmulos de galaxias.
Basado en sus observaciones, concluyó que la cantidad de masa visible en las galaxias y los cúmulos de galaxias no era suficiente para explicar las velocidades observadas de las estrellas y la cohesión gravitacional de los cúmulos.
En 1933, Zwicky presentó sus hallazgos en una conferencia y acuñó el término “materia oscura” (“dunkle materie” en alemán) para referirse a esta masa faltante que no podía ser detectada directamente. Sin embargo, su propuesta inicial fue recibida con escepticismo y no se le dio mucha atención en ese momento.
Fue en las décadas siguientes que los científicos comenzaron a recopilar más evidencia observacional y teórica sobre la existencia de la materia oscura y la idea de Zwicky comenzó a ganar reconocimiento y aceptación en la comunidad científica. Hoy en día, el trabajo pionero de Fritz Zwicky es ampliamente reconocido como la primera referencia significativa a la materia oscura en la historia de la cosmología.
La materia oscura es una forma de materia hipotética que no interactúa directamente con la luz u otras formas electromagnéticas de radiación. Aunque no podemos detectarla directamente, los científicos han inferido su existencia a través de sus efectos gravitacionales en la materia visible y en la estructura del universo a gran escala.
Las observaciones y modelos que se hacen sobre la evolución de las galaxias cada vez confirman más la existencia de la materia oscura. Las diferentes hipótesis que se hacen para intentar encontrar unas partículas con las que no estamos familiarizados son de todo tipo. Los teóricos han propuesto diversas partículas exóticas, incluidos los fotones oscuros, por analogía con los fotones convencionales que llevan la fuerza electromagnética.
Encontrar nuevas partículas es un desafío extremadamente complejo. Un ejemplo destacado es el descubrimiento del célebre bosón de Higgs, un proceso que tomó más de cuarenta años. Durante casi medio siglo, esta partícula eludió la detección, pero muchos físicos estaban firmemente convencidos de que su existencia era crucial para nuestro entendimiento de la física, o bien, si no se encontraba, implicaría una revisión fundamental de los fundamentos científicos.
El bosón de Higgs era la pieza faltante necesaria para explicar el origen y la naturaleza de la masa en la materia, por lo que su inexistencia habría planteado un desafío fundamental para toda la disciplina. Una vez descubierto, y en reconocimiento a los innumerables desvelos y sacrificios asociados con su búsqueda, fue apodado “la partícula de Dios”.
Se considera que los bosones oscuros son uno de los candidatos principales para explicar la materia oscura. En contraste con los bosones en la materia ordinaria, que son responsables de transportar las fuerzas fundamentales de la naturaleza, como los fotones que transmiten la luz o los gluones que mantienen unidos los núcleos atómicos, los bosones oscuros se comportarían de manera diferente.
Estas partículas apenas interactuarían con su entorno inmediato, lo que significa que tendrían una influencia mínima en la materia ordinaria que los rodea. En realidad, la materia oscura solo interactúa con la materia ordinaria a través de la fuerza gravitacional.
A diferencia de las partículas de materia ordinaria, como electrones o quarks, los bosones oscuros se supone que interactúan muy débilmente con la fuerza electromagnética y otras fuerzas conocidas, lo que dificulta su detección directa. Se cree que podrían tener masas muy bajas y velocidades relativistas, lo que les permitiría ser componentes importantes de la materia oscura en el universo.
Varias teorías físicas, como la supersimetría y los modelos con dimensiones extras, sugieren la existencia de bosones oscuros. Estos bosones oscuros podrían ser partículas elementales, como el neutrino estéril o el axión, o podrían ser partículas compuestas de partículas más fundamentales.
Si los bosones oscuros realmente existieran, su energía colectiva podría explicar completamente la presencia de la materia oscura en el Universo. Esta materia oscura es esencial para compensar la masa faltante necesaria para que la gravedad mantenga unidas a las estrellas en las galaxias y permita el movimiento observado de las galaxias.
Desafortunadamente, los bosones oscuros son extremadamente difíciles de detectar, comparable a un murmullo en medio de una tormenta. A pesar de este desafío, los físicos están dedicados a encontrar formas de detectarlos, conscientes de que incluso ese leve murmullo podría ser detectable si se realiza el experimento adecuado.
Además de esto, es importante destacar que la búsqueda de bosones oscuros y la comprensión de la materia oscura continúan siendo áreas de investigación activas en la física de partículas.
Los científicos están explorando diferentes enfoques experimentales y teóricos para desentrañar el misterio de la materia oscura y confirmar la existencia de los bosones oscuros.
Este es un campo fascinante y en constante desarrollo que nos acerca a una mejor comprensión de la composición y evolución del Universo.
A pesar de los esfuerzos dedicados a la búsqueda y detección de la materia oscura, hasta ahora no se ha encontrado una evidencia directa y concluyente de los bosones oscuros ni de ninguna otra partícula candidata a materia oscura.
Sin embargo, los experimentos y observaciones continúan en curso en varios frentes, incluyendo detectores subterráneos, aceleradores de partículas y observaciones astronómicas, con el objetivo de comprender mejor la naturaleza de la materia oscura y, en consecuencia, los bosones oscuros si existen.
La materia oscura y la posibilidad de la existencia de bosones oscuros sigue siendo uno de los mayores misterios de la cosmología y la física de partículas.
Su existencia es necesaria para explicar numerosos fenómenos observados en el Universo, pero aún queda mucho por descubrir.
