Utilizando datos de Planck de la radiación de fondo de microondas cósmico, un equipo internacional de investigadores ha observado un indicio de nueva física. El equipo desarrolló un nuevo método para medir el ángulo de polarización de la luz antigua calibrándolo con la emisión de polvo de nuestra propia MilkyCamino.
Si bien la señal no se detecta con suficiente precisión para sacar conclusiones definitivas, puede sugerir que la materia oscura o la energía oscura provocan una violación de la llamada "simetría de paridad".
Se cree que las leyes de la física que gobiernan el Universo no cambian cuando se da la vuelta en un espejo. Por ejemplo, el electromagnetismo funciona igual independientemente de si estás en el sistema original o en un sistema reflejado en el que todas las coordenadas espaciales han sidovolteado.
Si se viola esta simetría, llamada "paridad", puede ser la clave para comprender la naturaleza elusiva de la materia oscura y la energía oscura, que ocupan el 25 y el 70 por ciento del presupuesto de energía del Universo en la actualidad, respectivamente.oscuro, estos dos componentes tienen efectos opuestos en la evolución del Universo: la materia oscura atrae, mientras que la energía oscura hace que el Universo se expanda cada vez más rápido.
Un nuevo estudio, que incluye a investigadores del Instituto de Estudios Nucleares y Partículas IPNS de la Organización de Investigación del Acelerador de Alta Energía KEK, el Instituto Kavli de Física y Matemáticas del Universo Kavli IPMU de la Universidad de Tokio, y el Instituto Max Planck de Astrofísica MPA, informa sobre un indicio tentador de nueva física, con un nivel de confianza del 99,2 por ciento, que viola la simetría de paridad.
Sus hallazgos fueron publicados en la revista Cartas de revisión física el 23 de noviembre de 2020.
La pista de una violación de la simetría de paridad se encontró en la radiación de fondo de microondas cósmico, la luz remanente del Big Bang. La clave es la luz polarizada del fondo de microondas cósmico. La luz es una onda electromagnética que se propaga. Cuando se compone deondas que oscilan en una dirección preferida, los físicos lo llaman "polarizado". La polarización surge cuando la luz se dispersa.
La luz del sol, por ejemplo, consta de ondas con todas las direcciones de oscilación posibles; por lo tanto, no está polarizada. Mientras tanto, la luz de un arco iris está polarizada porque la luz del sol es dispersada por gotas de agua en la atmósfera. De manera similar, la luz deEl fondo cósmico de microondas inicialmente se polarizó cuando fue dispersado por electrones 400.000 años después del Big Bang. A medida que esta luz viajó a través del Universo durante 13.800 millones de años, la interacción del fondo cósmico de microondas con la materia oscura o la energía oscura podría causar que el plano de polarización serotar en un ángulo.
"Si la materia oscura o la energía oscura interactúan con la luz del fondo cósmico de microondas de una manera que viola la simetría de paridad, podemos encontrar su firma en los datos de polarización", señala Yuto Minami, becario postdoctoral en IPNS, KEK.
Para medir el ángulo de rotación, los científicos necesitaban detectores sensibles a la polarización, como los que se encuentran a bordo del satélite Planck de la Agencia Espacial Europea ESA. Y necesitaban saber cómo se orientan los detectores sensibles a la polarización en relación con el cielo.Si esta información no se conociera con suficiente precisión, el plano de polarización medido parecería girar artificialmente, creando una señal falsa.
En el pasado, las incertidumbres sobre la rotación artificial introducidas por los propios detectores limitaban la precisión de la medición del ángulo de polarización cósmica.
"Desarrollamos un nuevo método para determinar la rotación artificial usando la luz polarizada emitida por el polvo en nuestra Vía Láctea", dijo Minami. "Con este método, hemos logrado una precisión que es el doble de la del trabajo anterior, y estamosfinalmente capaz de medir el ángulo de polarización. "
La distancia recorrida por la luz del polvo dentro de la Vía Láctea es mucho más corta que la del fondo cósmico de microondas. Esto significa que la emisión de polvo no se ve afectada por la materia oscura o la energía oscura, es decir, el ángulo de polarización solo está presentea la luz del fondo cósmico de microondas, mientras que la rotación artificial afecta a ambos. La diferencia en el ángulo de polarización medido entre ambas fuentes de luz se puede utilizar para medir el ángulo.
El equipo de investigación aplicó el nuevo método para medir el ángulo a partir de los datos de polarización tomados por el satélite Planck. Encontraron un indicio de violación de la simetría de paridad con un nivel de confianza del 99,2 por ciento. Para afirmar un descubrimiento de nueva física, mucho másSe requiere significancia estadística o un nivel de confianza del 99,99995 por ciento.
Eiichiro Komatsu, director de la MPA e investigador principal de la IPMU de Kavli, dijo: "Está claro que aún no hemos encontrado evidencia definitiva de nueva física; se necesita una mayor significación estadística para confirmar esta señal. Pero estamos emocionados porquenuestro nuevo método finalmente nos permitió hacer esta medición 'imposible', que puede apuntar a una nueva física ".
Para confirmar esta señal, el nuevo método se puede aplicar a cualquiera de los experimentos existentes y futuros que miden la polarización del fondo cósmico de microondas, como Simons Array y LiteBIRD, en los que participan tanto KEK como Kavli IPMU.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Kavli de Física y Matemáticas del Universo . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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