Matèria fosca, sí o no?

Un dels temes més apassionants de la física dels últims anys és la recerca d’alguna cosa que expliqui de què és feta la matèria fosca. Un concepte, “matèria fosca”, que amb el nom triat ja resulta directament atractiu. La matèria fosca és un tipus, hipotètic, de matèria que abunda a l’univers, però que no podem detectar i que, ara com ara, només podem deduir la seva presència per l’efecte gravitatori que genera.

La seva existència es va proposar per primera vegada als anys 30, quan es va observar que el moviment de rotació d’algunes galàxies no es corresponia amb la quantitat de matèria que contenien. L’explicació més senzilla era pensar que hi havia més matèria de la que podíem detectar i aquesta matèria fosca era la responsable del moviment accelerat d’aquelles galàxies. El detall important és que la matèria fosca seria molt més abundant que la que considerem matèria normal. El que coneixem de l’univers correspondria només al 5 % del total, mentre que la matèria fosca seria el 25 %. La resta seria energia.

Evidentment tocava esbrinar de què està feta aquesta matèria fosca. S’han proposat diferents candidats, però tots els intents per detectar-los han anat fracassant un rere l’altre. De fet, si es repassen els anuncis relacionats amb el tema, la paraula més freqüent és “fracàs”. Es va pensar que podien ser un tipus diferent de neutrins, unes partícules amb poquíssima massa però molt abundants. Els van anomenar “neutrins estèrils”, però els experiments per detectar-los van fracassar.

Uns candidats interessants eren objectes anomenats MACHO (per “Massive Astrophysical Compact Halo Object”, objecte astrofisic compacte massiu de l’halo), que inclouen estrelles, planetes i cossos semblants, tots tan freds que no emeten llum ni gairebé emissions. Sí que se n’han trobat, però ells sols no permeten explicar la totalitat de la matèria fosca, ni de lluny.

Uns altres candidats prometedors eren les WIMP, unes suposades partícules subatòmiques amb molta massa i molt poca capacitat d’interacció amb la resta de la matèria. Fa poc es van concloure els dos experiments més sensibles destinats a detectar ni que fos un únic WIMP, però el resultat ha sigut, de nou, un fracàs. No se n’ha detectat cap.

Els axions van semblar unes partícules prometedores durant un temps. La seva existència es va proposar per resoldre determinats problemes en la cromodinàmica quàntica, la teoria que descriu les interaccions entre partícules com els protons. Però, de nou, els experiments han resultat decebedors. Ara sabem que en el cas que els axions existissin serien massa lleugers com per resoldre el problema de la matèria fosca.

Tants fracassos ja comencen a plantejar dubtes sobre si estem mirant el problema de manera correcte. Potser les galàxies giren més de pressa del que esperaríem per un motiu diferent. Potser cal plantejar noves teories que descriguin el comportament de la gravetat sense que calgui recórrer a una matèria intangible i indetectable. Ja hi ha qui està proposant teories alternatives que modificant les equacions per descriure la gravetat no requereixen l’existència de la matèria fosca per entendre el moviment de les galàxies. Inicialment es van rebre amb molt escepticisme, però la discussió encara està del tot oberta.

El problema no és poca cosa. Formem part d’un excepcional 5 % de la matèria de l’Univers? O resulta que fem servir equacions incorrectes per descriure la dinàmica del cosmos? La resposta, quan arribi, canviarà la manera com entenem l’Univers.

2 comentaris

  • Daniel Closa

    14/12/2017 16:49

    Ja has vist l’article “no LIGO MACHO,….”?
    La gravetat entròpica, o la que sigui, però sospito que costarà canviar el xip mental

  • Joan Codina

    14/12/2017 11:46

    Si ni els MACHOs poden compensar l’absència de massa… no sé si podran fer-ho les altres coses.

    PS. Aquí sí que lliga amb el que deies ahir.
    PPS. A veure si la gravetat entròpica ens ajuda :P