Arxiu del dilluns, 27/10/2014

Axions. La clau de la matèria fosca?

dilluns, 27/10/2014

Un dels temes apassionants de la física avui en dia és la cacera de la matèria fosca. Des de fa anys sabem que el que coneixem de l’Univers representa una petita part de tot el que hi ha. Per petita vull dir al voltant del 5 %. La resta és majoritàriament energia fosca i matèria fosca. Uns bonics noms per referir-nos a alguna cosa que no sabem que és.

Sabem que existeix la matèria fosca pels seus efectes gravitatoris. Analitzant el comportament de galàxies llunyanes es va veure que es movien de la manera esperable si a la galàxia hi hagués molta més matèria de la que podíem veure. Aquesta matèria pot ser en forma de grans estrelles fosques, però també en forma de partícules subatòmiques, molt petites però molt abundants.

D’aquestes partícules hipotètiques n’hi ha dos de teòricament possibles i que son els grans candidats a formar la matèria fosca. Uns son els WIMP, per Weakly Interacting Massive Particles (Partícules Massives d’Interacció Dèbil), que s’han buscat intensament, però que de moment no s’han trobat. I els altres són els “axions”. Unes partícules que deuen el seu nom a que qui les va proposar es va fixar en “Axion”, una marca de detergent i també en que si existissin li resoldria un problema en els corrents axials de la teoria que volia proposar. (Sí; els físics son uns catxondos de vegades).

Amb aquestes partícules passa com amb el bosó de Higgs fa uns anys. Anirien molt bé per la teoria, però falta que algú les descobreixi per saber si realment existeixen. De partícules teòriques interessants n’hi ha moltes. I de la majoria acabarem descartant la seva existència. Però el cas és que sembla que hi ha dades que indiquen que potser els axions sí que existeixen.

Un axió és una partícula amb molt poca massa, sense càrrega i que interacciona molt poc (si es que ho fa) amb la matèria ordinària. Però segons la teoria, en presencia de camps magnètics molt forts es podia transformar en un fotó i a l’inrevés. Això va bé, perquè suggereix que els hem de buscar en un indret amb molts fotons i camps magnètics molt forts. I afortunadament tenim el Sol aquí al costat, que de fotons en genera a cabassos i de camps magnètics també en va sobrat.

Per tant, han aprofitat satèl·lits que analitzen el Sol i en un han observat un fenomen curiós. En determinades condicions detecta un increment del 10 % en el nombre de raigs X generats pel Sol. D’entrada no coneixem cap mecanisme que ho expliqui, però els axions sí que podrien fer-ho. Si un determinat nombre d’axions provinents del Sol es transformessin en fotons per culpa dels camps magnètics que hi ha per allà, l’excés de raigs X s’explicaria per la topada d’aquest excés de fotons amb la magnetosfera de la Terra.

Traiem el cava i comencem a celebrar que hem resolt l’enigma de la matèria fosca? Doncs encara no. Les dades obtingudes es poden explicar amb els axions, però potser hi ha altres explicacions que ens passen per alt. Caldrà fer més mesures amb altres sistemes i, per descomptat, més experiments diferents per verificar-ho. Però disposar de dades noves que siguin compatibles amb la teoria és un gran pas que permet ser optimistes.

La llauna és que ja anem ben farcits de partícules com per anar afegint-ne més i més sense fer-nos un bon embolic. A més dels fotons, protons, neutrons i electrons de tota la vida ara ja tenim neutrins, quarks, pions, muons, positrons, gluons… i ara vindran els de la matèria fosca. Que segur que n’hi ha més a part dels axions, perquè si per la matèria normal n’hi ha un fotimer i només representa el 5 % del total…