Diseñando una prueba para los neutrinos como candidatos a materia oscura

Uno de los mayores misterios del universo trata de las cuestiones sobre la materia oscura.

Existen varios experimentos y modelos que están siendo diseñados por todo el mundo para intentar determinar cuáles serían buenos candidatos para la materia oscura. Y con el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) en Suiza, algunos de estos experimentos pueden estar listos para su comprobación.

Instalaciones del LHC

Un modelo que podría verse comprobado en el LHC es el desarrollado por Anupam Mazumdar, científico de la Universidad de Lancaster en el Reino Unido y sus colegas Rouzbeh Allahverdi, de la Universidad de Nuevo México en los Estados Unidos, y Bhaskar Dutta, de la Universidad Texas A&M.

Su modelo demuestra como la inflación genera la “semilla para la estructura”, y describe cómo la materia oscura fría cuenta para la materia “perdida” del universo. En tercer lugar, el modelo de la inflación explica la masa del neutrino. Los resultados del artículo pueden encontrarse en el artículo “Unifying Inflation and Dark Matter with Neutrino Masses” (Unificando la inflación y la materia oscura con la masa del neutrino) en la revista Physical Review Letters.

“Sabemos que la materia oscura tiene que existir”, dice Mazumdar a PhysOrg.com. “Vemos su influencia. Pero tiene que interactuar de una forma realmente débil con el resto del universo. Este es el porqué los neutrinos supersimétricos diestros – sneutrinos – son candidatos a la materia oscura. Los sneutrinos diestros también ocasionan una diminuta masa del neutrino observada en la naturaleza”.

Mazumdar también explica que el universo se expande: “Sufre la inflación”. Por tanto Mazumdar y sus compañeros se preguntan si fue posible vincular la inflación a la materia oscura y la masa del neutrino. “Queríamos ver si podíamos unir estas cosas en un modelo que pudiese comprobarse en un laboratorio”.

Parte del reto implicaba encajar su modelo incluyendo el hecho de que la mayor parte de los modelos estándar que abordan esta cuestión, los valores del campo de inflación son introducidos a mano. Los inflatones están caracterizados por espines enteros. “Tenemos que comprender cómo hablar sobre los inflatones como partículas escalares e intentar identificar lo que es exactamente un inflatón”, dice Mazumdar.

Pasa a explicar que ninguna partícula individual actúa como un inflatón. En lugar de esto, se necesita una combinación de partículas. “Cuando combinamos un sneutrino, una partícula de Higgs estándar y un leptón supersimétrico, encontramos que se comportan como un inflatón cuya masa y acoplamiento no son ad-hoc pero están bien motivados y restringidos por los actuales límites experimentales”.

“El modelo demuestra que el inflatón el cual es el responsable de la inflación también es responsable de la masa del neutrino….Este componente podría también actuar como la materia oscura”, continúa Mazumdar. “Ahora es algo que puede verificarse en experimentos. Una vez se encuentren las propiedades de los neutrinos supersimétricos, las propiedades comprobables pueden ayudarnos a identificar la materia oscura”.

“Siempre buscamos pruebas para respaldar la observación”, anota Mazumdar. “Hasta ahora, encontrar la materia “perdida” ha dependido de los experimentos sobre el fondo de microondas cósmico. Se pensaba que la inflación podría comprobarse mediante este método. Ahora hemos propuesto un modelo más simple que nos permitiría comprobar la inflación en la Tierra”.

Mazumdar espera que el modelo que él y sus compañeros han desarrollado pueda comprobarse en el LHC a finales de este año o el inicio del siguiente. “Esto podría contestar las preguntas sobre por qué los neutrinos tiene una masa tan pequeña, y si serían un buen candidato para el inflatón y la materia oscura”.

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Autor: Miranda Marquit
Fecha Original: 11 de enero de 2008
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Fuente: Ciencia Kanija