Un superordenador le hinca el diente a la materia oscura ultraligera

Este martes, un estudio presentado en Nature ha perfilado con las simulaciones hechas por un superordenador cómo deberían ser unas posibles partículas de la materia oscura. En realidad estas partículas no se han observado nunca, pero los investigadores se han centrado en estimar la masa de los axiones , uno de los candidatos hipotéticos para formar parte de la materia oscura.

«La materia oscura solo ha sido revelada hasta ahora a través de sus efectos gravitacionales. De qué está hecha es un auténtico misterio», ha explicado en un comunicado Andreas Ringwald , coautor del estudio.

Para tratar de adentrarse un poco más en la resolución del misterio, un equipo de investigadores de las universidades de Wuppertal (Alemania) y Eötvös (Hungría) han hecho complejos cálculos en el superordenador JUQUEEN (Alemania) para simular cuánto pesarían estas partículas.

Actualmente, se cree que la materia oscura podría estar hecha de pocas partículas muy pesadas, o bien muchas partículas ligeras. Los aceleradores buscan a las pesadas, aún sin éxito. Pero en esta investigación, se ha buscado pistas sobre las ligeras: los llamados axiones . Pero, ¿para qué simular cuánto pesarían unas partículas hipotéticas?

«Sería extremadamente útil para saber qué tipo de masa estamos buscando », ha explicado Andreas Ringwald. «Sin ese dato, la búsqueda podría llevar décadas».

Los axiones son unas partículas predichas por la cromodinámica cuántica , una teoría cuántica que explica el funcionamiento de la interacción nuclear fuerte (que mantiene unidos los núcleos atómicos y que se libera con la fisión nuclear). Esta interacción nuclear fuerte es a su vez una de las interacciones fundamentales de la naturaleza junto a la gravedad, el electromagnetismo y la interacción nuclear débil.

Los investigadores pusieron al súperordenador JUQUEEN a trabajar en fluctuaciones topológicas cuánticas , un fenómeno teórico cuya intensidad está relacionada con la cantidad de masa , pero cuyo alcance solo puede estimarse ahora mismo gracias a supercomputadores.

Según los resultados obtenidos, si los axiones formaran parte de la materia oscura, deberían tener una masa de entre 50 a 1.500 microelectronvoltios (micro-eV), o sea, 10.000 millones de veces menos que un electrón . Según esto, para que una materia oscura hecha de axiones funcionase como la materia oscura que observamos, harían falta unos 10 millones de estas partículas en cada centímetro cúbico del Universo.

En teoría, esta investigación permitirá que los científicos tiren del hilo y busquen partículas ultraligeras en el rango de masas predicho. «Los resultados que presentamos seguramente llevarán al descubrimiento de estas partículas», ha dicho un optimista Zoltán Fodor , el primer autor del estudio. Se logre o no, parece que será más fácil diseñar experimentos para buscar estas partículas y quizás resolver el problema de la materia oscura.