Dos de los mayores avances en física durante la última década son el descubrimiento de que las partículas subatómicas tenues llamadas neutrinos en realidad tienen una pequeña cantidad de masa y la detección de que la expansión del universo en realidad está acelerando.
Ahora, tres físicos de la Universidad de Washington están sugiriendo que los dos descubrimientos están vinculados integralmente a través de una de las características más extrañas del universo, la energía oscura, un vínculo que dicen que podría ser causado por una partícula subatómica previamente no reconocida que llaman el "acelerón".
La energía oscura era insignificante en el universo primitivo, pero ahora representa aproximadamente el 70 por ciento del cosmos. Comprender el fenómeno podría ayudar a explicar por qué algún día, en el futuro, el universo se expandirá tanto que no se verán otras estrellas o galaxias en nuestro cielo nocturno, y en última instancia podría ayudar a los científicos a discernir si la expansión del universo continuará indefinidamente.
En esta nueva teoría, los neutrinos están influenciados por una nueva fuerza resultante de sus interacciones con acelerones. La energía oscura se produce cuando el universo intenta separar a los neutrinos, produciendo una tensión como esa en una banda elástica estirada, dijo Ann Nelson, profesora de física de la Universidad de Washington. Esa tensión alimenta la expansión del universo, dijo.
Los neutrinos son creados por billones en los hornos nucleares de estrellas como nuestro sol. Se transmiten a través del universo, y miles de millones pasan a través de toda la materia, incluidas las personas, cada segundo. Además de una masa minúscula, no tienen carga eléctrica, lo que significa que interactúan muy poco, si es que lo hacen, con los materiales que atraviesan.
Pero la interacción entre los acelerones y otras materias es aún más débil, dijo Nelson, razón por la cual esas partículas aún no han sido vistas por detectores sofisticados. Sin embargo, en la nueva teoría, los acelerones exhiben una fuerza que puede influir en los neutrinos, una fuerza que ella cree que puede ser detectada por una variedad de experimentos con neutrinos que ya operan en todo el mundo.
“Existen muchos modelos de energía oscura, pero las pruebas se limitan principalmente a la cosmología, en particular a la medición de la tasa de expansión del universo. Debido a que esto implica observar objetos muy distantes, es muy difícil hacer tal medición con precisión ”, dijo Nelson.
“Este es el único modelo que nos brinda una manera significativa de hacer experimentos en la Tierra para encontrar la fuerza que da lugar a la energía oscura. Podemos hacer esto utilizando los experimentos de neutrinos existentes ".
La nueva teoría se presenta en un artículo de Nelson; David Kaplan, también profesor de física de la Universidad de Washington; y Neal Weiner, investigador asociado de UW en física. Su trabajo, apoyado en parte por una subvención del Departamento de Energía de EE. UU., Se detalla en un documento aceptado para su publicación en un próximo número de Physical Review Letters, una revista de la American Physical Society.
Los investigadores dicen que la masa de un neutrino en realidad puede cambiar de acuerdo con el entorno por el que pasa, de la misma manera que la apariencia de la luz cambia dependiendo de si viaja por el aire, el agua o un prisma. Eso significa que los detectores de neutrinos pueden llegar a hallazgos algo diferentes dependiendo de dónde se encuentren y qué los rodea.
Pero si los neutrinos son un componente de la energía oscura, eso sugiere la existencia de una fuerza que reconciliaría las anomalías entre los diversos experimentos, dijo Nelson. La existencia de esa fuerza, compuesta tanto de neutrinos como de acelerones, continuará alimentando la expansión del universo, dijo.
Los físicos han buscado evidencia que pueda decir si el universo continuará expandiéndose indefinidamente o si se detendrá abruptamente y colapsará sobre sí mismo en un llamado "gran crujido". Si bien la nueva teoría no prescribe una "gran crisis", dijo Nelson, sí significa que en algún momento la expansión dejará de acelerarse.
"En nuestra teoría, eventualmente los neutrinos se separarían demasiado y se volverían demasiado masivos para ser influenciados por el efecto de la energía oscura, por lo que la aceleración de la expansión tendría que detenerse", dijo. "El universo podría continuar expandiéndose, pero a un ritmo cada vez menor".
Fuente original: Comunicado de prensa de la Universidad de Washington
