Buscando la materia oscura entre los tics de un reloj atómico
22/12/2016 de Scientific American / Nature Astronomy
Un ejemplo de reloj atómico óptico, basado en átomos neutros. Al iluminar con un láser azul los átomos ultrafríos de estroncio. Crédito: Sebastian Blatt, JILA, University of Colorado – National Science Foundation. Fuente: Wikipedia.
Científicos de la Universidad Nicolás Copérnico de Torun (Polonia) han realizado experimentos pioneros utilizando un reloj atómico óptico para buscar materia oscura.
La materia oscura se piensa que constituye cinco sextos de toda la materia del Universo. Pero proyectos increíblemente sofisticados, que van desde el pulverizador más potentes de átomos jamás construido a cisternas de xenon líquido helado, han fracasado en su búsqueda. Ahora un equipo de científicos espera que los relojes atómicos, los cronómetros más precisos jamás construidos, podrían ayudar a explicar este fenómeno.
Muchos físicos piensan que la materia oscura es una sustancia invisible cuyos efectos gravitatorias explicarían misterios cósmicos, como por ejemplo que las galaxias giren tan rápido como lo hacen sin romperse en pedazos. Pero a pesar de su aparente importancia colosal para la propia estructura del Universo, nadie sabe con certeza de qué podría estar hecha o de dónde procede. El pasado lunes un equipo de científicos polacos publicó un estudio en la revista Nature Astronomy donde sugieren que las fluctuaciones en el ritmo de los “tics” de un reloj atómico podrían ayudar a revelar cómo la materia oscura puede influir sobre la materia conocida.
Una de las teorías que intenta explicar la naturaleza de la materia oscura sostiene que se trata de un campo que inunda el espacio del mismo modo que la gravedad. Investigaciones previas indican que podrían aparece estructuras en dicho campo de materia oscura, “defectos topológicos” estables con forma de puntos, cuerdas o láminas. Estas estructuras podrían haberse formado durante el caos caliente que siguió al Big Bang y esencialmente se congelaron como formas estables cuando el Universo se enfrió.
Si la Tierra pasa a través de uno de estos defectos topológicos (que los investigadores dicen que podrían en principio tener como mínimo el tamaño de un planeta) podrían producirse cambios detectables los relojes atómicos (son tan precisos que no se retrasarían más de un segundo cada 15 mil millones de años, un tiempo mayor que la edad del Universo, estimada en 13 800 millones de año)s.
El paso a través de un defecto topológico influiría sobre un reloj atómico óptico, que utiliza haces de láser visibles para medir los movimientos de los átomos cuando son frenados al hacer descender la temperatura hasta casi el cero absoluto. El modelo de los investigadores demuestra que pasar a través de un defecto topológico en el campo de materia oscura aumentaría o disminuiría la intensidad total de la fuerza electromagnética, lo que a su vez alteraría el modo en que los átomos responderían a los láseres.
