Relojes atómicos podrían finalmente detectar la materia oscura
Relojes atómicos podrían finalmente detectar la materia oscura
Sputnik Mundo
Después de múltiples intentos de observar la materia oscura, los científicos ahora aspiran a aplicar relojes atómicos para finalmente conseguirlo. Si esto se... 12.09.2023, Sputnik Mundo
El reloj atómico es el instrumento más preciso del que disponemos para medir el tiempo. Un nuevo estudio propone una forma de utilizar el altísimo nivel de precisión de estos instrumentos para detectar las fluctuaciones de energía más pequeñas, lo que podría permitir a los científicos encontrar algunos tipos de materia oscura.Si bien todavía no hemos observado la materia oscura directamente, podemos ver sus efectos para el Universo. Sin embargo, nuestros modelos físicos actuales no explican lo que contemplamos.Investigadores de la Universidad de Sussex y del Laboratorio Nacional de Física de Reino Unido han propuesto utilizar relojes atómicos para detectar ciertas partículas de baja masa que, según las hipótesis, podrían componer este misterioso material.La idea es que estas partículas interactúan con las de la materia normal, pero muy ligeramente. Para calcular la hora, los relojes atómicos se basan en oscilaciones casi imperceptibles de los átomos cuando pasan de un estado energético a otro, por lo que cualquier leve alteración de estas oscilaciones procedente, por ejemplo, de una partícula ultraligera de materia oscura podría ser detectada.En primer lugar, los investigadores propusieron algunos modelos teóricos para determinar cómo podrían medirse las variaciones en el tiempo del reloj atómico. A continuación, tomaron datos de relojes atómicos ya existentes para demostrar la viabilidad del método.El siguiente paso consistiría en preparar un experimento en el que se pudieran comparar dos relojes atómicos: uno de ellos requería ser ligeramente más susceptible a las variaciones de lo que se conoce como constantes fundamentales, o los valores constantes en los que se basan las leyes del universo.En esta investigación, se analizaron dos constantes fundamentales: la de estructura fina, que describe la fuerza con la que los electrones son atraídos por los protones en un átomo, y la relación de masas electrón-protón, que indica la pesadez de los átomos.Ambas constantes podrían verse alteradas por interacciones con ciertas partículas ultraligeras que, según las teorías, son responsables de los fenómenos de la materia oscura, como el hipotético axión. El presente estudio pone límites a la magnitud de las variaciones que tal vez indicarían la presencia de estas partículas.Por ahora se trata de modelos teóricos y de predicciones. Con ello, los pequeños cambios en el mecanismo de un reloj atómico podrían tener profundas implicaciones para la física.Los relojes atómicos son muy útiles para los científicos, no solo porque son capaces de medir el tiempo con una precisión sin precedentes durante miles de millones de años. Se han utilizado, por ejemplo, para determinar el desplazamiento gravitacional, es decir, la forma en que la gravedad interfiere con el tiempo.También son esenciales para la física cuántica y han abierto nuevos campos de investigación sobre cómo transmitir o almacenar información cuántica. Ahora parece que también podrían ser detectores de materia oscura.
Después de múltiples intentos de observar la materia oscura, los científicos ahora aspiran a aplicar relojes atómicos para finalmente conseguirlo. Si esto se logra, sería un enorme paso, tanto en el desarrollo de la ciencia como de nuestros conocimientos sobre la esencia del universo en general.
El reloj atómico es el instrumento más preciso del que disponemos para medir el tiempo. Un nuevo estudio propone una forma de utilizar el altísimo nivel de precisión de estos instrumentos para detectar las fluctuaciones de energía más pequeñas, lo que podría permitir a los científicos encontrar algunos tipos de materia oscura.
Si bien todavía no hemos observado la materia oscura directamente, podemos ver sus efectos para el Universo. Sin embargo, nuestros modelos físicos actuales no explican lo que contemplamos.
Investigadores de la Universidad de Sussex y del Laboratorio Nacional de Física de Reino Unido han propuesto utilizar relojes atómicos para detectar ciertas partículas de baja masa que, según las hipótesis, podrían componer este misterioso material.
La idea es que estas partículas interactúan con las de la materia normal, pero muy ligeramente. Para calcular la hora, los relojes atómicos se basan en oscilaciones casi imperceptibles de los átomos cuando pasan de un estado energético a otro, por lo que cualquier leve alteración de estas oscilaciones procedente, por ejemplo, de una partícula ultraligera de materia oscura podría ser detectada.
En primer lugar, los investigadores propusieron algunos modelos teóricos para determinar cómo podrían medirse las variaciones en el tiempo del reloj atómico. A continuación, tomaron datos de relojes atómicos ya existentes para demostrar la viabilidad del método.
El siguiente paso consistiría en preparar un experimento en el que se pudieran comparar dos relojes atómicos: uno de ellos requería ser ligeramente más susceptible a las variaciones de lo que se conoce como constantes fundamentales, o los valores constantes en los que se basan las leyes del universo.
En esta investigación, se analizaron dos constantes fundamentales: la de estructura fina, que describe la fuerza con la que los electrones son atraídos por los protones en un átomo, y la relación de masas electrón-protón, que indica la pesadez de los átomos.
Ambas constantes podrían verse alteradas por interacciones con ciertas partículas ultraligeras que, según las teorías, son responsables de los fenómenos de la materia oscura, como el hipotético axión. El presente estudio pone límites a la magnitud de las variaciones que tal vez indicarían la presencia de estas partículas.
Por ahora se trata de modelos teóricos y de predicciones. Con ello, los pequeños cambios en el mecanismo de un reloj atómico podrían tener profundas implicaciones para la física.
Los relojes atómicos son muy útiles para los científicos, no solo porque son capaces de medir el tiempo con una precisión sin precedentes durante miles de millones de años. Se han utilizado, por ejemplo, para determinar el desplazamiento gravitacional, es decir, la forma en que la gravedad interfiere con el tiempo.
También son esenciales para la física cuántica y han abierto nuevos campos de investigación sobre cómo transmitir o almacenar información cuántica. Ahora parece que también podrían ser detectores de materia oscura.
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