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La materia oscura podría demostrar que existen otras dimensiones

Materia oscura

Un equipo de astrofísicos afirma haber identificado evidencia de que el espacio tiene seis dimensiones.

Joseph Silk, de la Universidad de Oxford, Reino Unido, y sus colaboradores afirman que estas dimensiones espaciales adicionales pueden inferirse del comportamiento desconcertante de la materia oscura. No se puede ver esta materia misteriosa, pero su presencia en las galaxias es demostrada por el tirón gravitacional que ejerce sobre las estrellas visibles.


Silk y sus colegas observaron cómo la materia oscura se comporta de manera diferente en galaxias pequeñas y grandes cúmulos de galaxias. En los más pequeños, la materia oscura parece atraerse a sí misma con bastante fuerza. Pero en los grandes cúmulos galácticos, este no parece ser el caso: la materia oscura que interactúa fuertemente debe producir núcleos de materia oscura más grandes que los que están realmente allí, como se deduce de la forma en que el clúster gira.

Una explicación, dicen, es que tres dimensiones extra, además de las tres espaciales a las que estamos acostumbrados, están alterando los efectos de la gravedad en distancias muy cortas de alrededor de un nanómetro1.

El equipo argumenta que tales observaciones astronómicas de materia oscura proporcionan la primera evidencia potencial de dimensiones adicionales. Otros son comprensivos, pero no están convencidos. Lisa Randall, una física de Harvard que ha explorado la posibilidad de dimensiones espaciales adicionales, dice: "Incluso si su idea funciona, lo cual probablemente sea cierto, puede ser una exageración utilizar estas observaciones como evidencia de dimensiones adicionales".

El mismo Silk reconoce que la propuesta es "extremadamente especulativa".

Demasiado pequeño para ver

Los físicos han sospechado durante años que existen dimensiones 'ocultas', en gran parte porque parecen ser predichas por la teoría de cuerdas, la favorita actual para una teoría de partículas subatómicas fundamentales.

En general, se cree que estas dimensiones extra son muy pequeñas: muchos miles de millones de veces más pequeñas que los átomos. Esto haría que estas dimensiones sean muy difíciles de detectar, lo que explica por qué el universo parece tener solo tres. Físicos como Randall, sin embargo, han propuesto que algunas dimensiones adicionales podrían ser relativamente grandes, pero inaccesibles para nosotros.

Las dimensiones extra que Silk y sus colegas dicen que han identificado son igualmente 'grandes', con un nanómetro de aproximadamente. En otras palabras, dicen, el Universo tiene solo un nanómetro de ancho en estas tres "direcciones".

Argumentan que la fuerza de la gravedad no obedece a las famosas leyes de Isaac Newton sobre distancias pequeñas, donde estas dimensiones entran en juego. Esto nunca ha sido probado experimentalmente: nadie ha medido cómo se comporta la gravedad en distancias inferiores a una centésima de milímetro.


Extraño oscuro

Esta variación en la gravedad, dice Silk, podría ser la razón por la cual la materia oscura se comporta de manera diferente en diferentes entornos galácticos.

Según una interpretación de las observaciones astronómicas, la materia oscura, que se cree que representan el 85% de toda la masa en el Universo, pero no pueden hacer de las partículas fundamentales conocidas, parece atraer a sí mismo a través de una fuerza desconocida. Y esta atracción parece ser más fuerte en las galaxias enanas que en los cúmulos galácticos. Esto es muy extraño: es más bien como si las manzanas cayeran más rápido de árboles individuales que de árboles en un huerto.

Pero la atracción no se debe a una fuerza desconocida, argumentan Silk y sus colegas, sino al efecto de las dimensiones extra en la gravedad. Y debido a que las partículas de materia oscura se aceleran a velocidades más altas en los cúmulos galácticos masivos que en las galaxias enanas, pasan menos tiempo cerca uno del otro, por lo que los efectos de estas dimensiones extra se sienten menos.

Respuesta radical

Hay otras formas de explicar las desconcertantes distribuciones de materia oscura, admite el colega de Silk Ue-Li Pen de la Universidad de Toronto en Canadá. Por ejemplo, uno podría suponer que la velocidad a la que explotan las estrellas, como supernovas, fue bastante diferente en el pasado.

"Personalmente, creo que cambiar la tasa de supernovas es más conservador que cambiar el número de dimensiones espaciales", confiesa Pen. Pero cree que invocar dimensiones adicionales es una idea tan emocionante que vale la pena investigar, "incluso si es una posibilidad remota".

Las versiones más populares de la teoría de cuerdas sugieren que hay hasta ocho dimensiones extra, no solo tres. Pero, afortunadamente, esto no tiene por qué ser un problema. No hay ninguna razón por la cual, además de las tres grandes dimensiones extra predichas por Silk y sus colegas, no haya muchas otras pequeñas también.




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