La radiación de fondo de microondas sugiere que existe física más allá del Modelo Estándar

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La radiación de fondo de microondas sugiere que existe física más allá del Modelo Estándar

(Minami)

Sabemos que existe algo que llena todo el espacio conocido: la radiación de fondo de microondas (CMB, por sus siglas en inglés). Esta nos permite conocer lo que sucedía con el universo temprano porque es la radiación electromagnética más antigua que conocemos.

Ahora, un equipo de científicos ha descubierto algo peculiar sobre esta CMB. Un nuevo método de medición de esta luz sugiere que la “simetría de paridad” se estaría violando y que existe física más allá del Modelo Estándar. 

El estudio, liderado por el investigador japonés Yuto Minami, fue publicado en Physical Reviews Letters.

Simetría de paridad

Según el Modelo Estándar, si volteamos el Universo como si fuera un reflejo de sí mismo, las leyes de la física deberían mantenerse invariantes. Es decir, el Universo debería comportarse igual que su imagen en un espejo. A esto se le conoce como simetría de paridad. 

Por lo que conocemos hasta ahora, podemos decir que la simetría de paridad solo se rompe en la interacción débil entre partículas subatómicas. Encontrar otro escenario bajo el cual se rompa,  significaría que existe física más allá del Modelo Estándar. Este nuevo escenario es lo que el equipo de científicos liderados por Minami cree haber encontrado en la CMB.

Polarización del CMB

La polarización ocurre cuando la luz se dispersa, lo que hace que sus ondas se propaguen en una determinada orientación. Las superficies reflectantes como el vidrio y el agua pueden polarizar la luz. Incluso el agua y las partículas de la atmósfera pueden hacerlo. Los arcoíris son un gran ejemplo de lo último. 

De manera similar, la luz de la radiación cósmica de fondo se polarizó cuando se dispersó a causa de los electrones. Esto sucedió cuando el Universo tenía 380.000 años de edad, pero esa luz sigue viajando hasta la actualidad. 

La polarización de la CMB puede darnos información vital sobre el Universo, especialmente si encontramos un ángulo particular en esa luz. Este ángulo, descrito como β, podría indicar una interacción de la CMB con la materia oscura o la energía oscura. 

«Si la materia oscura o la energía oscura interactúan con la luz del fondo cósmico de microondas de una manera que viole la simetría de paridad, podemos encontrar su firma en los datos de polarización», explicó Minami. 

Restando la rotación artificial

Para medir el ángulo β, los científicos necesitan detectores sensibles a la polarización, como los que se encuentran a bordo del satélite Planck de la ESA. Además, necesitan saber cómo se orientan estos detectores en relación al cielo. Si no se conoce esta información con precisión, sería imposible determinar si lo que están observando es en realidad β, o una señal falsa. 

En ese sentido, el equipo ideó un nuevo método para determinar cuál era la rotación artificial, producida por el detector, y cuál era β, producida por la polarización.

«Desarrollamos un nuevo método para determinar la rotación artificial utilizando la luz polarizada emitida por el polvo en nuestra Vía Láctea«, explicó Minami. «Con este método, hemos logrado una precisión que es el doble de la del trabajo anterior, y finalmente podemos medir β».

La fuente de radiación del centro galáctico está mucho más cerca que la CMB, por lo que su luz no es afectada por la materia oscura o la energía oscura. Cualquier rotación en su polarización debería, por lo tanto, ser solo el resultado de una rotación en el detector.

Por otro lado, la CMB se ve afectado tanto por β como por la rotación artificial, por lo que si se resta la rotación artificial observada en las fuentes de la Vía Láctea de las observaciones de la CMB, debería quedar solo β.

De esta manera el equipo logró determinar que β no era cero con una certeza del 99,2 por ciento. Aunque parezca un valor bastante alto, no es suficiente para realizar ninguna afirmación categórica. Para decir que existe física más allá del Modelo Estándar se requiere un 99,99995 por ciento.

“Está claro que aún no hemos encontrado evidencia definitiva de nueva física; se necesita una mayor significación estadística para confirmar esta señal», dijo el astrofísico Eiichiro Komatsu del Instituto Kavli de Física y Matemáticas del Universo.

“Pero estamos entusiasmados porque nuestro nuevo método finalmente nos permitió hacer esta medición ‘imposible’, que puede apuntar a una nueva física», agregó.

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