Una cosa es segura: hay algo por ahí que aún no conocemos. Durante años, los científicos han estado buscando "materia oscura" o "energía oscura", con nuestro inventario actual de partículas y fuerzas en la naturaleza que simplemente podemosNo explique los principales fenómenos cosmológicos, como por qué el universo se está expandiendo a un ritmo cada vez más rápido.
Se han sugerido nuevas teorías para la "energía oscura". Uno de los candidatos es el llamado "campo de simetrón", que se dice que impregna el espacio al igual que el campo de Higgs. En la TU, los investigadores de Viena han desarrollado un experimento capaz demidiendo fuerzas extremadamente pequeñas con la ayuda de neutrones. Las mediciones se tomaron durante una campaña de 100 días en el Institut Laue-Langevin, en su fuente de neutrones ultrafríos PF2. Podrían haber proporcionado indicadores a los misteriosos simétrones, pero las partículasno apareció. Aunque este no es el final de la teoría, al menos excluye la posibilidad de que existan simetrones en una amplia gama de parámetros, y la "energía oscura" tendrá que explicarse de manera diferente.
El Symmetron - ¿El hermano menor del bosón de Higgs?
Según Hartmut Abele, el científico principal del proyecto, la teoría de la simetrona sería una explicación particularmente elegante para la materia oscura. "Ya tenemos pruebas del campo de Higgs, y el campo de la simetrona está muy estrechamente relacionado". Sin embargo, al igual que con elPartícula de Higgs cuya masa no se conocía hasta que se confirmó la existencia de la partícula, las propiedades físicas de los simétrones no se pueden predecir con precisión.
Como explica Abele, "nadie puede decir cuál es la masa de los simétrones, ni qué tan fuertemente interactúan con la materia normal. Por eso es tan difícil demostrar su existencia experimentalmente, o su inexistencia". La existencia de los simétrones puedesolo se debe confirmar o refutar dentro de un cierto rango de parámetros: simétrones, en otras palabras, con constantes de masa o acoplamiento en un rango de valores específico.
Por lo tanto, los científicos están progresando con precaución, de un experimento a otro, probando diferentes rangos de parámetros. Ya estaba claro que se podían excluir varios rangos. Los simétrones, por ejemplo, con una masa alta y constantes de acoplamiento bajas no pueden existir, como lo haríanya han aparecido a nivel atómico. Las investigaciones en el átomo de hidrógeno habrían dado resultados diferentes. Del mismo modo, los simetrones en un cierto rango con constantes de acoplamiento muy altas también se pueden excluir, ya que ya se habrían detectado en otros experimentos utilizando péndula masiva.
Uso de neutrones como sensores de fuerza en la fuente de neutrones Institut Laue-Langevin
Dicho esto, todavía había un amplio margen para admitir la existencia de simetrones, y esto es lo que el equipo ha investigado ahora en el experimento. Se disparó una corriente de neutrones extremadamente lentos entre dos superficies especulares. Los neutrones se pueden encontrar endos estados físicos cuánticos diferentes. Las energías de estos estados dependen de las fuerzas ejercidas sobre el neutrón, y esto es lo que hace que el neutrón sea un detector de fuerza tan sensible. Si la fuerza que actúa sobre el neutrón justo por encima de la superficie del espejo es diferente deCon la fuerza más arriba, esto sería un fuerte indicador de la existencia de un campo simétrón. Mario Pitschmann de TU Viena, Philippe Brax del CEA cerca de París y Guillaume Pignol de LPSC en Grenoble han calculado la influencia de un campo simétrón en el neutrónSin embargo, este efecto no puede observarse, a pesar de la extrema precisión de la medición.
La precisión de la medición de la diferencia de energía es de aproximadamente 2x10 ^ -15 electrón-voltios una cifra se debe a la disertación de Gunther Cronenberg. Esa es la energía requerida para levantar un solo electrón en el campo gravitacional de la Tierra a una distancia de aproximadamente 30 micrómetros,que es una cantidad de energía inimaginablemente pequeña.
Los neutrones ultrafríos necesarios para el experimento fueron generados y entregados por el instrumento PF2 del Institut Laue-Langevin. "Con su flujo inigualable de neutrones ultrafríos, PF2 es prácticamente el único instrumento disponible para este tipo de alta precisiónmedición a tasas de conteo extremadamente bajas ", dice Tobias Jenke. Jenke desempeñó un papel importante en el desarrollo del experimento TU Vienna. Ahora, junto con Peter Geltenbort, es responsable de la fuente de neutrones fríos del Institut Laue-Langevin. Austria es científicaMiembro del Instituto y, por lo tanto, tiene acceso a su conjunto de instrumentos. El experimento es un excelente ejemplo de colaboración científica entre investigadores austriacos y franceses.
El principio del fin de la teoría de Symmetron
Por el momento, las cosas no parecen demasiado brillantes para la teoría de la simetrona, aunque es demasiado pronto para excluir por completo su existencia. "Hemos excluido un amplio dominio de parámetros: si hubiera algún simetrón con propiedades en este dominio, los habríamos encontrado"Sin embargo, para cerrar las lagunas restantes, la ciencia necesita mediciones aún mejores, o un descubrimiento importante que proporcione una solución completamente diferente al misterio de la energía oscura".
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Materiales proporcionado por Universidad Tecnológica de Viena . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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