CHANDRA ASESTA UN GOLPE Á TEORÍA DO TODO

Imaxe de Chandra do cúmulo de Perseo / NASA/CXC/Universidade de Cambridge/C. Reynolds et al.

Unha das ideas máis anheladas (e discutidas) da física é a posibilidade de que todas as forzas, partículas e interaccións coñecidas poidan conectarse nun mesmo marco teórico. Denomínaselle «teoría do todo» e unificaría a nosa comprensión do universo. A teoría de cordas, nas súas diferentes versións, é posiblemente a proposta máis coñecida. Grosso modo, vén dicir que as partículas  subatómicas, xeralmente representadas como puntos, consisten na vibración de obxectos aínda máis pequenos que parecen cordas ou  filamentos nun  espaciotempo de múltiples dimensións. Con todo, ata o momento tivo moi poucas probas experimentais.

Nun intento de poñer a proba a famosa teoría, os astrónomos que usan o Observatorio Chandra de raios X da NASA observaron o cúmulo de  Perseo, unha xigantesca estrutura (550.000 anos luz de diámetro) unida pola gravidade na constelación do mesmo nome, a uns 240 millóns de anos luz da Terra. Os investigadores consideraban que ese era o lugar ideal para buscar unha partícula chamada axión que moitos modelos de teoría de cordas predín que debería existir. Con todo, non conseguiron detectala. Aínda que os resultados non descartan por completo estas teorías, si dan un golpe a algunhas formas de entendela.

Segundo explican os investigadores, estas partículas aínda non detectadas deberían ter masas extraordinariamente baixas, desde unha millonésima parte da masa dun electrón ata a masa cero. Neste sentido, algúns científicos cren que os axións poderían explicar o misterio da materia escura, unha misteriosa substancia que ninguén viu xamais pero que se cre representa a gran maioría da materia no universo.

Unha propiedade inusual destas partículas de masa ultrabaixa sería que ás veces poderían converterse en fotóns (é dicir, paquetes de luz) a medida que pasan a través de campos magnéticos. O contrario tamén pode ser certo: os fotóns tamén poden converterse en axións baixo certas condicións. A frecuencia coa que se produce este cambio depende da facilidade con que realizan esta conversión, o que se chama a súa «convertibilidade».

Algúns científicos propuxeron a existencia dunha clase máis ampla de partículas de masa ultrabaixa con propiedades similares aos axións. Estes terían un só valor de convertibilidade en cada masa, pero as «partículas similares a axións» terían un rango de convertibilidade na mesma masa.

"Aínda que pode parecer unha posibilidade remota buscar partículas diminutas como  axiones en estruturas xigantes como cúmulos de galaxias, en realidade son excelentes lugares para mirar", di o coautor do estudo publicado en The Astrophisical Journal. "Os cúmulos de galaxias conteñen campos magnéticos en distancias xigantes, e tamén a miúdo conteñen fontes de raios X brillantes. En conxunto, estas propiedades aumentan as posibilidades de que a conversión de partículas similares a  axiones sexa  detectable".

Para buscar signos de partículas similares a axións, o equipo de astrónomos examinou durante cinco días as observacións de raios X de Chandra do material que caía cara ao buraco negro supermasivo no centro do cúmulo de galaxias de Perseo. A longa observación e a brillante fonte de raios X deron un espectro con suficiente sensibilidade como para mostrar as distorsións que os científicos esperaban se houbese partículas similares a axións.

A falta de detección de tales distorsións permitiu aos investigadores descartar a presenza da maioría dos tipos de partículas similares a axións no rango de masa á que as súas observacións eran sensibles, por baixo de aproximadamente unha millonésima dunha mil millonésima parte da masa dun electrón. 

O último resultado foi aproximadamente tres ou catro veces máis sensible que a mellor procura previa de partículas similares a axións, que proveu das observacións de Chandra do buraco negro supermasivo en M87. Este estudo de Perseo tamén é aproximadamente cen veces máis poderoso que as medicións actuais que se poden realizar nos laboratorios aquí na Terra para o rango de masas considerado.

Os autores conclúen que unha posible interpretación do seu traballo é que non existen partículas similares a axións. Pero outra explicación, indican, é que as partículas teñen valores de convertibilidade aínda máis baixos que o límite de detección desta observación, e máis baixos do que algúns físicos de partículas esperaban. Tamén poderían ter masas máis altas que as probadas cos datos de Chandra.

"Ata hai pouco non tiña idea de canto achegan os astrónomos de raios X á teoría de cordas, pero poderiamos desempeñar un papel importante", reflexiona o responsable do estudo. "Se finalmente detéctanse estas partículas, cambiaría a física para sempre". Pero polo visto, para saber se os partidarios da fantástica teoría de cordas teñen razón aínda hai que esperar un pouco máis.

FONTE: J. de J./abc.es/ciencia