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Martes, 25 agosto 2015
Astrofísica

Se mantiene el misterio en torno a la energía oscura

Además de los átomos que forman nuestros cuerpos y todos los objetos que nos encontramos en nuestra vida cotidiana, existe en el cosmos una forma extraña, de identidad desconocida, a la que se denomina “materia oscura”. Por otra parte, además de las formas de energía que conocemos, el universo contiene también una misteriosa fuerza a la que se llama “energía oscura”. Esta última, que hace que las galaxias se alejen cada vez más rápido entre sí, constituye de hecho la mayor parte del conjunto combinado de energía y masa del universo.

 

Desde que se descubrió la energía oscura en 1998, los científicos han estado proponiendo teorías para explicarla; una es que la energía oscura produce una fuerza que puede ser medida solo donde el espacio posee una densidad muy baja, como las regiones entre las galaxias.

 

El equipo de Paul Hamilton, profesor de física y astronomía en la Universidad de California en Los Ángeles (UCLA), Estados Unidos, reprodujo las condiciones de baja densidad de ciertas regiones del espacio, en un intento de medir de forma precisa esta fuerza.

 

La investigación de Hamilton se centra en la búsqueda de tipos específicos de campos de energía oscura llamados “campos camaleón”, que exhiben una fuerza cuya intensidad depende de la densidad de su entorno. Esta fuerza, si se probara su existencia, sería un ejemplo de la llamada “quinta fuerza”, más allá de las cuatro conocidas que son la gravedad, el electromagnetismo, y las fuerzas fuerte y débil que actúan dentro de los átomos.

 

Pero esta quinta fuerza no ha sido jamás detectada en experimentos de laboratorio, lo que ha llevado a los físicos a proponer la hipótesis de que cuando los campos camaleón se hallan en regiones densas del espacio (por ejemplo, la atmósfera terrestre), se encogen de forma tan drástica que se vuelven imposibles de medir.

 

Los campos camaleón fueron propuestos por primera vez en 2004 por Justin Khoury, un físico de la Universidad de Pensilvania en Estados Unidos y coautor del nuevo estudio, pero no fue hasta 2014 que la física inglesa Clare Burrage y sus colegas propusieron una metodología para comprobar su existencia en un laboratorio usando átomos.

 

[Img #30157]

 

En ese momento, Hamilton era investigador en el laboratorio de Holger Müller en la Universidad de California en Berkeley. Su equipo ya había comenzado a investigar los campos camaleón y había desarrollado de forma independiente un experimento basado en el uso de átomos para medir fuerzas pequeñas.

 

Detectar la fuerza de los campos camaleón precisa reproducir el vacío del espacio profundo, porque cuando se hallan cerca de masa, estos campos esencialmente se ocultan. Así que los físicos construyeron una cámara de vacío, del tamaño aproximado de un balón de fútbol, en la cual la presión es una billonésima parte de la del aire que respiramos normalmente en la atmósfera. Los investigadores insertaron átomos de cesio en dicha cámara para detectar fuerzas.

 

También añadieron a la cámara de vacío una esfera de aluminio con el tamaño aproximado de una canica que funcionó como objeto denso para suprimir los campos camaleón y permitir a los investigadores medir fuerzas pequeñas. Los átomos fueron entonces enfriados hasta 10 millonésimas de grado por encima del cero absoluto, a fin de poder mantenerlos lo bastante quietos y permitir así que los científicos pudieran realizar el experimento.

 

Hamilton y su equipo recogieron datos iluminando el interior de la cámara de vacío con un láser en el infrarrojo cercano, y midieron cómo se aceleraban los átomos de cesio debido a la gravedad y, potencialmente, otra fuerza.

 

Esta medición se llevó a cabo dos veces: una vez cuando la esfera de aluminio estaba cerca de los átomos y otra cuando estaba más lejos. Según la teoría científica, los campos camaleón causarían que los átomos se aceleraran de forma diferente dependiendo de lo lejos que estuviera la esfera.

 

Los investigadores no encontraron diferencias en la aceleración de los átomos de cesio cuando cambiaron la posición de la esfera de aluminio. Este resultado mantiene el misterio en torno a la energía oscura, pero, por otra parte, permite descartar algunas posibilidades sobre su identidad.

 

El próximo experimento del equipo de Hamilton estará dirigido a detectar otras posibles formas de energía oscura, correspondientes a otras tantas identidades propuestas.

 

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