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La materia oscura podría estudiarse en el laboratorio

Las similitudes matemáticas entre un novedoso material y los axiones ayudarán a encontrar esta materia en el cosmos


Un equipo de físicos teóricos del SIMES de Estados Unidos afirma que la materia oscura podría conocerse directamente en un laboratorio. Estudiando un tipo de materiales muy novedosos llamados aislantes topológicos, los científicos descubrieron que el comportamiento electromagnético de estos materiales puede describirse matemáticamente de una manera muy similar al comportamiento de los axiones, unas partículas subatómicas cuya existencia aún no se ha podido constatar empíricamente pero que están relacionadas con la materia oscura. Esta concurrencia matemática permitiría que se pueda estudiar a los axiones observando los aislantes topológicos. La información que se obtenga servirá de guía para encontrar la materia oscura a escala cósmica. Por Yaiza Martínez.


Yaiza Martínez
Escritora, periodista, y Directora de Tendencias21. Saber más del autor



Shoucheng Zhang, físico del Stanford Institute for Materials and Energy Science. Fuente: SLAC.
Shoucheng Zhang, físico del Stanford Institute for Materials and Energy Science. Fuente: SLAC.
La llamada materia oscura podría ser constatada en experimentos de laboratorio, complementando las investigaciones que se están haciendo a escala astronómica y subatómica para hallarla.

Los científicos creen que la materia oscura -que es una materia hipotética de composición desconocida que no emite o refleja suficiente radiación electromagnética para ser observada directamente con los medios técnicos actuales, pero cuya existencia puede inferirse a partir de los efectos gravitacionales que causa en la materia visible- constituye la gran mayoría de la masa en el Universo observable.

Según algunos resultados teóricos recientes, pequeños bloques de materia –y no sólo observaciones astronómicas- podrían revelar las escurridizas propiedades de las partículas de esta materia oscura hasta ahora no identificada, permitiendo simplificar las investigaciones futuras a gran escala sobre ella.

Materia oscura en el laboratorio

Físicos teóricos del Stanford Institute for Materials and Energy Science (SIMES) un instituto adjunto al departamento de energía del SLAC National Accelerator Laboratory de la Universidad de Stanford, son los que están tratando de desarrollar estos experimentos.

Según declaraciones de Shoucheng Zhang, uno de los autores del estudio, aparecidas en un comunicado del SLAC , este trabajo podría resultar verdaderamente esclarecedor, en lo que respecta a descubrir la naturaleza de la materia oscura.

En un artículo recientemente publicado por la revista Nature Physics, Zhang y sus colaboradores describen un conjunto de experimentos con los que, afirman, se podría conocer, por vez primera, el posible comportamiento de unas partículas subatómicas denominadas axiones, que han sido relacionadas con la materia oscura pero cuya existencia aún no ha podido ser constatada.

La existencia de estas partículas fue postulada por vez primera en 1977, dentro del marco del Modelo Estándar de física de partículas. Se supone que los axiones son partículas de masa muy pequeña y sin carga eléctrica y, en cosmología, se cree que su existencia podría resolver el problema de la materia oscura.

Sin embargo, a pesar de los estudios realizados hasta el momento, los axiones nunca han podido constatarse empíricamente. Esto podría cambiar gracias al trabajo de los físicos del SIMES y su tecnología puntera para la investigación de unos materiales conocidos como aislantes topológicos.

Distribución estimativa de la materia oscura. NASA.
Distribución estimativa de la materia oscura. NASA.
Coincidencia matemática

En el interior de estos materiales los electrones viajan con gran dificultad, pero fluyen con mucha menos resistencia en su superficie. Además, pueden hacerlo a temperatura ambiente.

Estas características provocan que los aislantes topológicos presenten unas propiedades inusuales, que podrían suponer importantes para aplicaciones en diversos campos, como la espintrónica (tecnología emergente que dará lugar a un nuevo tipo de dispositivos electrónicos de alta densidad, rendimiento superior y escasa potencia).

Pero lo esencial con respecto a la materia oscura es que, investigando los aislantes topológicos, Zhang y sus colaboradores descubrieron que el comportamiento electromagnético de estos materiales puede describirse matemáticamente de una manera muy similar a la de las matemáticas que explican el comportamiento de los axiones. Es decir, que las leyes del universo relacionadas con los axiones tienen un reflejo en el funcionamiento de estos aislantes.

Como resultado de este paralelismo matemático, los físicos postularon que los experimentos con aislantes topológicos podrían revelar información sobre los axiones, cuya presencia se cree que se extiende por todo el universo.

En la revista Nature Physics los científicos señalan que han conseguido demostrar que las fluctuaciones magnéticas de los aislantes topológicos se acoplan a los campos magnéticos exactamente como los axiones, por lo que proponen diversos experimentos para detectar el campo dinámico de estas partículas.

Del aislante al universo

Según Zhang, la concurrencia matemática entre axiones y aislantes topológicos supone que se puedan estudiar las partículas de la materia oscura a través de la observación de estos aislantes, como si se estuviera analizando un universo a escala diminuta.

En Nature Physics los científicos describen una clase particular de aislante topológico en el que el paralelismo matemático relacionado con los axiones es más claro, y sugieren que se desarrollen experimentos para “ver” el comportamiento de estas partículas en dicho aislante.

Estos experimentos servirán para comprender las posibles características físicas de los axiones, y dar así una idea más realista a los físicos de lo que deben buscar cuando pretendan encontrar evidencias de la existencia de los axiones a escala cósmica.


Viernes, 19 de Marzo 2010
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Nota



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1.Publicado por Mariano Gómez de Olea el 21/03/2010 14:01
Desde que los investigadores físicos decubrieron las partículas, estables e inestables, están obsesionados con la idea de que toda nueva manifestación física debe ser debida a partículas discretas. Esto sucedió con los "quarks" y ha sucedido con el fracaso en la búsqueda de la masa a través del huidizo "bosón vectorial de Higgs", para poder explicar la inercia, la masa y la gravedad (magnitudes, cuyas características específicas independientes, junto con la fuerza y la carga eléctrica, se desconocen desde Newton), y está pasando con la búsqueda de la materia oscura, ahora, a través de estas elucubrantes partículas, que denominan "axiones" por el mero hecho de tener un comportamiento matemático similar al comportamiento electromagnético de los aistantes topológicos.¿Porqué esta obsesión? .
¿Porqué no pueden pensar que, más allá de las partículas, la naturaleza contieneuna sustancia continuada y oscura, no discreta, que por el hecho de serlo no puede emitir ni reflejar radiación electromagnética, y que es la sustancia constituyente de las parttículas y del espacio?.
Esta es la base de la obra "La materia, energía oscura?

2.Publicado por danyveth el 30/05/2010 19:23
necesito un experimento de la materia en ingles xfavor ayudame es una tarea para el viernes

3.Publicado por cesar el 11/10/2010 01:25
Entonces el Eter si existe, o con otro nombre segun usted

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