En un ensayo difundido hace poco, físicos teóricos de partículas de la Universidad de California Riverside sugieren que la materia oscura podría explicarse por la presencia de una nueva dimensión extra en el espacio-tiempo. 

En astrofísica, la materia oscura es una forma teórica de materia que constituye mas o menos el 85% de la materia del cosmos. La presencia de esta fuerza invisible está implícita por medio de una diversidad de observaciones en el cosmos, incluidos los efectos gravitacionales que no pueden explicarse por las hipotesis aceptadas de la gravedad. A causa de que la materia oscura no parece absorber, reflejar o emitir radiación electromagnética, la medición o la evidencia concluyente de su presencia sigue siendo complicado de alcanzar. 

En una noticia de investigación difundido en el  Journal of High Energy Physics , un grupo de físicos de UC Riverside dice que la presencia de una cuarta dimensión podría aclarar la presencia de materia oscura y aclarar por qué continua invisible. 

“Nuestro cosmos contemplado tiene tres dimensiones de cosmos. Proponemos que puede haber una cuarta dimensión que solo conocen las fuerzas oscuras. La dimensión extra puede aclarar por qué la materia oscura se ha oculto tan bien de nuestros intentos de estudiarla en un laboratorio ”, manifestó el Dr. Flip Tanedo, maestro asistente de física y astronomía en UC Riverside, y coautor del reciente ensayo, en un  comunicado de prensa . 

TRASFONDO: LA EVASIVA MATERIA OSCURA 

La presencia de fuerzas invisibles en el cosmos fue propuesta por vez primera por el físico e ingeniero matemático William Thomson en 1884. igualmente conocido como Lord Kelvin mas tarde de ser el primer investigador británico en ser elevado a la Cámara de los Lores, Thomson determinó la masa de la Vía Láctea. galaxia difería de la masa de estrellas visibles, terminando que «múltiples de nuestras estrellas, quizás la gran mayoría de ellas, tal vez cuerpos oscuros». 

En el siglo siguiente, los investigadores han hecho múltiples observaciones indirectas que apoyan la presencia propuesta por Thomson de «cuerpos oscuros», o la presencia de algún tipo de materia invisible que juega una influencia significativa en el cosmos. 

La principal prueba de la presencia de una fuerza invisible procede de cálculos que exponen que las galaxias no se formarían ni se moverían de la figura en que lo hacen a menos que el cosmos contuviera un gran numero de materia invisible. Se han contemplado más evidencias en las mediciones del fondo cósmico de microondas o con deformaciones del cosmos de desplazamiento al rojo. 

Hasta actualmente, los investigadores no han logrado localizar directamente la materia oscura, lo que lleva a la mayor parte de los físicos a concluir que la sustancia debe estar formada por partículas no bariónicas o partículas subatómicas cuya masa es menor que la de un protón. en cambio, la prueba indirecta ha sido lo bastante fuerte como para llevar a la mayor parte de la comunidad científica a aceptar en general que hay la materia oscura.  

“Vivimos en un océano de materia oscura, pero conocemos muy poco sobre lo que pudiera ser”, manifestó Tanedo. “Es una de las incógnitas conocidas más confusas de la naturaleza. Conocemos que hay, pero no conocemos cómo buscarlo o por qué no ha aparecido donde lo esperábamos ”. 

ANÁLISIS: ¿PODRÍA UNA NUEVA CUARTA DIMENSIÓN EXPLICAR LA MATERIA OSCURA? 

En el reciente artículo, Tanedo y sus colegas insinúan que las partículas de materia oscura no actuan como partículas. Sin embargo, las partículas invisibles pueden interactuar con diferentes partículas invisibles de una forma que hace que ya no actúen como partículas. 

“El objetivo de mi proyecto de investigación durante los últimos dos años es extender el plan de que la materia oscura ‘habla’ a las fuerzas oscuras”, manifestó Tanedo en el comunicado de prensa de UC Riverside. “a lo largo de la última década, los físicos han llegado a ver que, además de la materia oscura, las fuerzas oscuras ocultas pueden gobernar las interacciones de la materia oscura. Estos podrían reescribir totalmente las reglas sobre cómo se debe rastrear la materia oscura «.

Tanedo aclara que esta operación de «fuerzas oscuras» puede describirse matemáticamente por medio una hipotesis que incorpora una cuarta dimensión extra. La materia oscura aparecería como una secuencia continua de partículas adyacentes en el interior de esta cuarta dimensión propuesta, lo que facultaría la auto-interacción por medio de un continuo de estados de baja masa. Los expertos manifiestan que esto aclararia cómo la materia oscura causa varios de los comportamientos curiosos que se observan en las galaxias pequeñas. 

Si bien la presencia de una nueva cuarta dimensión suena sensacional, Tanedo explicó que las extradimensiones son sencillamente un truco matemático para explicar las “hipotesis de campo conforme”, o hipotesis tridimensionales ordinarias que son altamente mecánicas cuánticas. La hipotesis de cuerdas o el comienzo holográfico hace mención a la opinión de que la presencia está formado de dimensiones extra. 

“Dado que estas hipotesis de campo conforme eran intratables e extraños, en verdad no se habían aplicado sistemáticamente a la materia oscura”, explicó Tanedo, quien  dice  que se enamoró de la física mas tarde de leer La física de Star Trek. «En vez de utilizar ese lenguaje, trabajamos con la hipotesis holográfica extradimensional». 

OUTLOOK: UNA RUTA DE CUARTA DIMENSIÓN HACIA LA COMPRENSIÓN 

Los exámenes previos de la materia oscura se han concentrado principalmente en hipotesis que explican comportamientos semejantes a las partículas visibles. Tanedo y sus colegas expertos manifiestan que su reciente enfoque de cuarta dimensión explora varios de los «tipos más extremos de hipotesis» y simboliza algo «fresco y distinto».

Las fuerzas ordinarias se pueden explicar como un único tipo de partícula con una masa fija. en cambio, los expertos manifiestan que la clave de su hipotesis extradimensional propuesta es el plan de que las partículas invisibles pueden ser descritas por un número infinito de partículas distintas con distintas masas llamadas continuum. 

Los expertos manifiestan que la fuerza continua de estas partículas invisibles sería muy distinto de las fuerzas que siente la materia ordinaria. “Para la fuerza gravitacional o fuerza eléctrica que enseño en mi curso de introducción a la física, cuando se duplica la separación entre dos partículas, se reduce la fuerza en un causa de cuatro. Una fuerza continua, por otro lado, se reduce en un causa de hasta ocho ”, explicó Tanedo. 

En el artículo, los físicos de UC Riverside manifiestan que encontraron que una fuerza continua como la que sugieren podría replicar las observaciones de los movimientos estelares en el cosmos. 

El equipo de Tanedo dice que poseen la pretensión de seguir ampliando su hipotesis por medio la exploración de un modelo de «fotón oscuro». 

“Es una imagen más realista de una fuerza oscura”, manifestó Tanedo. “Los fotones oscuros se han investigado con gran detalle, pero nuestro marco extradimensional tiene algunas sorpresas. igualmente analizaremos la cosmología de las fuerzas oscuras y la física de los agujeros negros ”.