Pensándolo bien...
Sin duda la más modesta a la hora de pronunciare es la propia Ciencia. Contrario a lo que se piensa en la calle, es cautelosa, nunca da nada por resuelto definitivamente, siempre espera mejoras que afinen más y mejor los problemas. Los que suelen apelar a ella, con harta frecuencia pretenden tener el crédito del que carecen simplemente con introducir el término ciencia o científico. Hay que desconfiar de ellos.
Sin embargo, lo cierto y verdad es que los científicos permanentemente van buscando como mejorar la comprensión y dar respuesta a las preguntas que o no la tienen todavía o que se pueden mejorar aquellas. No es una cuestión simple. Con un ejemplo se visualiza de forma clara: ¿cómo se van a buscar partículas desconocidas o fuerzas que operen si no se sabe de qué se trata? Más concreto todavía, se habla mucho de la materia oscura, pero ¿qué es? ¿de qué se trata? ¿de qué está hecha? De momento estamos en la ceguera más espantosa.
Una partícula muy parecida al electrón, aunque más pesado, es el denominado muón. Se generan en el impacto de los rayos cósmicos, con la atmósfera terrestre. Unas decenas nos atraviesan el cuerpo cada segundo, sin enterarnos y lo hacen mucho mejor que los rayos X y con mayor poder de penetración. Se han empleado en el examen del interior de las pirámides de Egipto, hasta dentro de volcanes o reactores nucleares. Se ha medido el magnetismo del muón con una precisión sin precedente y se comparó con la predicción teórica más afinada, evidenciándose una discrepancia significativa. Se diseñaron nuevos experimentos y se incrementó la precisión de las medidas en el Fermilab de Chicago. Por su parte, los teóricos refinaron la teoría, denominada ahora del Muón g-2, en la que intervinieron más de 100 científicos. La contribución de la fuerza nuclear fuerte, una de las cuatro fundamentales del Universo, permanece sin aclarar.
Se reenfocó el problema llevándolo al estudio de las colisiones electrón - positrón (materia y antimateria) y se encontró una aportación significativa que, en todo caso, discrepaba de la última medida experimental. Tan persistente era la diferencia que se llegó a conjeturar que se estaba descubriendo una nueva Física. Una simulación en supercomputadora realizada en Budapest, Marsella y Wuppertal logró soslayar las discrepancias entre teoría y experimento. Ahora vio la luz una nueva tensión al discrepar la simulación de los resultados obtenidos a partir de las interacciones electrón positrón que ya cumplen 20 años y todavía permanecen sin explicar.
Las simulaciones cada vez más refinadas han continuado produciéndose y, de momento, se ha proseguido con la utilización de los datos electrón - positrón y se ha abandonado la idea de que una nueva física pudiera emerger. Se postula una partícula hipotética denominada fotón oscuro que podría explicar los resultados últimos sobre muones y los experimentos electrón positrón. De paso podría dar una explicación sobre cómo se relaciona la materia oscura con la ordinaria.
En los últimos años, diversos experimentos en física de partículas han reportado anomalías intrigantes, particularmente en mediciones que involucran muones y colisiones electrón-positrón. Estos resultados, inesperados según el Modelo Estándar, han impulsado teorías que plantean la existencia de partículas hipotéticas capaces de llenar vacíos explicativos actuales. Una de estas propuestas es la existencia del denominado "fotón oscuro".
El fotón oscuro es una partícula hipotética semejante al fotón ordinario pero que interactúa muy débilmente con la materia conocida, mediando principalmente interacciones en el sector oscuro de la Física. Su nombre refleja la similitud en propiedades con el fotón ordinario, la partícula portadora del electromagnetismo, pero limitado en interacciones visibles y ostensibles únicamente a través de procesos extremadamente sutiles. Esta partícula hipotética podría acoplarse débilmente con los muones, alterando ligeramente sus propiedades electromagnéticas y explicando la discrepancia observada. Los experimentos en colisionadores electrón-positrón, como el detector BaBar o el más reciente Belle II, también han detectado indicios compatibles con partículas nuevas. En estos procesos, el fotón oscuro podría manifestarse mediante estados intermedios que se desintegran de manera rápida e imperceptible, dejando solo pequeños rastros en forma de desviaciones en la energía y trayectoria de los productos de desintegración observables.
Imagen creada con ayuda de ChatGPT con DALL-E
Además, la introducción del fotón oscuro abre una vía teórica fascinante para conectar la materia ordinaria con la materia oscura. Esta última constituye cerca del 27% del Universo y es completamente diferente en naturaleza a la materia ordinaria que conocemos. La interacción entre ambas formas de materia podría estar mediada precisamente por fotones oscuros, proporcionando así una explicación tangible a cómo la materia oscura, aunque invisible y difícilmente detectable, influye gravitacionalmente y quizá también de formas más sutiles en la materia ordinaria.
Teóricamente, el fotón oscuro podría actuar como intermediario, permitiendo pequeñas interacciones entre partículas oscuras y partículas del Modelo Estándar. Tales interacciones podrían ayudar a explicar no solo los resultados experimentales actuales, sino también fenómenos astrofísicos como la formación y evolución de estructuras galácticas, e incluso la dinámica interna de las galaxias, donde la materia oscura ejerce un papel crucial.
La hipótesis del fotón oscuro es una propuesta audaz pero fundamentada en indicios experimentales concretos. Se convierte en una prometedora línea de investigación que podría revolucionar la comprensión del Cosmos al vincular elegantemente fenómenos en escalas completamente distintas: desde partículas subatómicas hasta estructuras cosmológicas enteras. Su eventual confirmación supondría un avance radical, ampliando profundamente nuestro entendimiento del Universo y redefiniendo las fronteras actuales del conocimiento en Física fundamental.
Sopa de letras: FOTÓN OSCURO
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