Detector de materia oscura sintonizable desarrollada con cuasipartícula nunca antes vista
Dark Matter es una sustancia hipotética que supera la materia regular, lo que hace estrellas, planetas y todo lo que podemos ver y tocar, por cinco a uno. Pero no sabemos qué es. Una hipótesis, con un respaldo astronómico, es que está hecha de partículas extremadamente livianas conocidas como axiones. Los investigadores ahora han desarrollado un nuevo método para buscar estas axiones haciendo algo así como un axion en el laboratorio.
Los axiones tienen algunas propiedades muy específicas en la forma en que interactúan con otras partículas e incluso la luz. Oscury Matter es un nombre inapropiado porque debería ser una materia invisible, ya que no podemos verlo. Sin embargo, los axiones tienen una interacción extremadamente débil pero específica con la luz, que puede potencialmente ser utilizado para encontrarlos.
Hemos descubierto algo que en realidad es como Axion, que nunca antes se había hecho.
Dr. Doddy Marsh
En el nuevo trabajo, los investigadores no encontraron axiones, pero pudieron crear una cuasipartícula, una interacción que se comporta como una partícula, y esta cuasipartícula se comportó como un axión. Lo llamaron DAQ, cuasipartícula de axion dinámico. Esto fue hecho por Jian-Xiang Qiu, un investigador graduado en el laboratorio de Su-Yang Xu en Harvard.
El DAQ fue encontrado en un material de manganeso, bismuto y Tellurium (Mnbi2TE4), que tiene algunas propiedades magnéticas muy intrigantes. El hallazgo sería emocionante en sí mismo, pero este cuasipartícula podría usarse para encontrar el verdadero negocio.
«Hemos descubierto un nuevo tipo de un nuevo tipo de cuasipartícula. Hemos descubierto algo que en realidad es como Axion, que nunca se ha hecho antes», dijo el Dr. David J. «Doddy» Marsh, del King’s College London, a IFLScience.
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Un descubrimiento crucial del siglo pasado es la dualidad de las olas y las partículas. La luz puede verse como olas y partículas, pero también como materia. Un electrón es tanto una partícula como una onda. El axión también. Y sería una onda con una longitud de onda muy larga y muy baja frecuencia. Uno puede imaginarlos como un campo que se extiende por todo el espacio en lugar de pequeños grupos de cosas flotando.
«Si la materia oscura es una ola, entonces solo se oscila arriba y abajo, así que la forma en que intentas detectarla es que buscas esa oscilación, al igual que buscamos la oscilación del cuasipartícula axial», explicó el Dr. Doddy Marsh.
«Es como si estuvieras tratando de encontrar una estación de radio. Imagine que tu estación de radio es 96.7 FM, y luego quieres encontrarla. Tienes que ajustar la radio de tu auto a 96.7. Pero si apareces en algún lugar, como en un nuevo país, y no sabes qué estaciones de radio van a ser buenas, comienzas a ajustar tu radio y podrías pasar algo bueno».
No podemos buscar una buena frecuencia de la estación de radio para las axiones en un sitio web, pero aquí es donde entra el DAQ. El DAQ tiene una oscilación específica en 44 Gigahertz, pero esto se puede sintonizar con diferentes frecuencias utilizando un campo magnético fuerte. El campo Axion Dark Matter interactuaría con el DAQ cuando sus frecuencias coincidan, creando resonancia.
Este método probaría una variedad de posibles frecuencias (y masas) que aún no se han explorado. La materia oscura podría no estar hecha de axiones; Podría estar compuesto por partículas masivas (WIMP) de interacción débilmente, o puede ser algo completamente diferente. Pero si se trata de Axions, Marsh cree que estamos a años de descubrirlas.
«Hay muchos experimentos que están sucediendo o sucederán en los próximos 10 a 20 años. Si existe Axion Dark Matter, si es, ya sabes, una gran parte de la materia oscura … si es de 50 a 90 por ciento o algo así, de la materia oscura, lo encontrará», dijo el Dr. Marsh a IFLSCience.
Un artículo que describe el trabajo se publica en la revista Nature.
