El físico Latham Boyle, del Instituto Perimeter de Alberta, Canadá, y dos sus colegas, propusieron el concepto de un ‘universo espejo’, el reflejo de nuestro universo a través del espacio-tiempo. Ese equipo se atrevió a echar un vistazo al otro lado del fondo cósmico de microondas, que es lo más antiguo y distante que podemos ver en el espacio. Allí estarían algunos eventos posteriores a la Gran Explosión (Big Bang) y la propia explosión, que generó la materia de la cual consistimos, pero no es el ‘fin del trayecto’, según Boyle. Aún más allá deberían extenderse partículas de carga opuesta a la que registramos aquí, y ellas forman otro universo en permanente expansión en otra dimensión del tiempo.

Boyle representa en forma de un cono esta retrospectiva de los objetos separados de nosotros por miles o miles de millones de años luz. Y este cono se reduce a un punto en el momento de la Gran Explosión, pero otro cono continúa las mismas líneas al otro lado, según su idea, algo que le parece “mucho más simple que la mayoría de las singularidades que surgen en la teoría de la gravedad de Einstein”. El investigador habla de una “singularidad ultra simple”, puesto que “se extrapola, se extiende, continúa analíticamente” en forma del cono doble. “Simplemente parece ser la extensión natural y muy simple de las ecuaciones que parecen describir el universo tal y como lo vemos”, añadió.

Las ideas del líder del otro grupo investigador, el astrofísico John Learned, de la Universidad de Hawái, se encajan en el mismo modelo. El universo que está dentro del “segundo cono” está demasiado lejos en el espacio-tiempo para que podamos verlo, advierte. El tiempo parece ir hacia atrás desde nuestro marco de referencia, tal y como lo anunciaron las cabeceras sensacionalistas de la prensa estadounidense y británica de 2018. No obstante, ese es un efecto aparente desde nuestro punto de observación, mientras que los seres vivos de aquel universo (en caso de que haya alguno) aún verían la causa previa al efecto, al igual que nosotros la vemos en el nuestro. El tiempo se escapa del Big Bang en ese universo, tal como lo hace en el nuestro. “Lejos del Big Bang” en ese universo sería la dirección opuesta a la dirección del tiempo en nuestro universo, pero ello no significa que se ejecute “hacia atrás” en la forma que podríamos imaginar.

La cosmología es casi unánime en ubicar al Big Bang detrás del fondo cósmico de microondas, mientras que ha habido un desacuerdo sobre la simetría en este mundo. Durante el siglo XX se mantuvo la teoría de la simetría triple: de carga, paridad y tiempo (CPT), pero los repetidos experimentos y distintas mediciones la destruían por partes. La teoría dejó de ser absoluta en los años 1950 y se convirtió en ‘imperfecta’ más tarde. Sin embargo, el nuevo modelo cónico vuelve a ser potencialmente simétrico. “Parecía que el universo violaba la simetría de CPT, pero en realidad no estábamos viendo la imagen completa”, insistió Boyle. Si no encontramos algún antípodo en nuestro entorno, puede estar en el otro cono de espacio-tiempo, concluyó.

Según apuntan los científicos en su estudio, cuyo resumen fue publicado este martes en el sitio web del centro educativo, la recién descubierta partícula subatómica, denominada hexaquark d-star, es un nuevo candidato factible para esta enigmática materia.

“El origen de la materia oscura en el universo es una de las preguntas más importantes de la ciencia y una que, hasta ahora, ha quedado en blanco”, afirmó el coautor del trabajo, profesor Daniel Watts, del departamento de física de la Universidad de York. “Este nuevo resultado es particularmente emocionante ya que no requiere ningún concepto nuevo para la física”, agregó. Muchas partículas, incluyendo protones y neutrones, están formadas por tres partículas aún más pequeñas llamadas quarks. Pero la recién descubierta partícula hexaquark, a su vez, está compuesta por seis de ellos en lugar de por tres como es lo habitual.

“Es importante destacar que los seis quarks en una d-star dan como resultado una partícula de bosón, lo que significa que cuando hay muchas d-star, se pueden combinar de formas muy diferentes a los protones y neutrones”, se explica en la página web de la Universidad de York. La teoría presentada por los científicos británicos sostiene que esto pudo haber sucedido poco después del Big Bang y, a medida que el universo se enfriaba y se expandía, una agrupación de numerosos hexaquarks produjo el condensado de Bose-Einstein, considerado como el quinto estado de la materia (al diferir de líquidos, gases, sólidos y plasma).

Ahora los investigadores tienen planes para confirmar este nuevo candidato a la materia oscura con estudios adicionales sobre cómo interactúan los hexaquarks, cuándo se atraen y cuándo se repelen. “Estamos dirigiendo nuevas mediciones para crear estrellas dentro de un núcleo atómico y ver si sus propiedades son diferentes a cuando están en el espacio libre”, indicó otro coautor del trabajo, el doctor Mijaíl Bashkánov, también del Departamento de Física de la Universidad de York.

Según los conceptos actuales, toda la variedad de interacciones en nuestro mundo se reduce a las manifestaciones de cuatro fuerzas fundamentales: gravedad, electromagnetismo, interacciones nucleares fuertes y débiles. Sin embargo, investigaciones de los científicos del Instituto de Investigación Nuclear Atomki, con sede en Budapest (Hungría), indican que existe otra forma de interacción, aún desconocida, que explicará algunos de los problemas no resueltos de la física. El equipo científico se pronunció por primera vez sobre la posible existencia de la quinta fuerza fundamental en el 2015, cuando registraron anomalías en la descomposición del isótopo inestable de berilio-8. Un año después, su análisis fue repetido y confirmado por un grupo de físicos teóricos de EE.UU.

Ahora, la nueva investigación de Atomki, liderada por el físico Attila Krasznahorkay, proporciona nuevas evidencias adicionales a favor de la posible existencia del misterioso bosón X17. El estudio ha sido publicado recientemente en arXiv, archivo en línea para investigaciones que no han sido revisadas por otros especialistas en la materia. Los isótopos de berilio-8 son extremadamente inestables, y en los experimentos los obtenían mediante el bombardeo con protones a litio-7. Los núcleos de berilio de vida corta se descomponían inmediatamente con la emisión de un fotón, que, a su vez, se descomponía enseguida en un electrón y un positrón.

Debido a la ley de conservación, el ángulo de la dispersión de este par de partículas es menor, cuan mayor sea la energía del fotón original. Como se esperaba, cuanto más ancho era el ángulo, menos partículas fueron observadas por los científicos. Sin embargo, en un ángulo de unos 140°, se detectó un salto repentino en la formación de pares electrón-positrón. En el estudio del 2015, los físicos no encontraron ninguna otra explicación para esto, excepto por la existencia de otra partícula aún desconocida, cuya descomposición crea tal anomalía.

Esta partícula es aproximadamente 33 veces más pesada que el electrón, su masa es de aproximadamente 16,7 megaelectronvoltios (MeV), por lo que la llamaron ‘X17’; y su vida útil sería de décimas de una milmillonésima de segundo. De acuerdo con los científicos húngaros, la X17 puede ser un bosón de calibre: portador de la quinta interacción fundamental, aún no descrita.

El modelo estándar de la física moderna de partículas elementales conecta cada una de las fuerzas fundamentales con los bosones de calibre correspondientes. Todavía se desconoce el tipo de la interacción de la que puede ser responsable el bosón X17, pero los científicos húngaros han confirmado una vez más su existencia en el estudio recientemente publicado.

Esta vez, los investigadores han recurrido a la emisión de pares de electrón-positrón por núcleos de helio excitados, que ocurre cuando vuelven a un estado de energía más bajo. Se encontró un número anormal de partículas en los ángulos de aproximadamente 115°, y los cálculos también han permitido asociar este pico con partículas de masa de aproximadamente 16,84 MeV, lo que confirma, de acuerdo con los autores, la existencia del nuevo bosón X17, y en consecuencia la quinta fuerza fundamental. Aunque los resultados del último estudio del equipo de Atomki todavía no han sido revisados por otros especialistas en la materia, han despertado mucho interés en la comunidad científica, por lo que cabe de esperar que otros equipos de investigadores se unan a su análisis y búsqueda de nuevas pruebas de la existencia de la partícula misteriosa X17.

La partícula en cuestión se desplazó millones de años luz a través del cosmos antes de llegar a nuestro planeta, donde un grupo de científicos cazadores de neutrinos esperaba a poder ver una partícula como esta en algún momento. Un detector gigante ubicado en la Antártida localizó al neutrino, que había sido arrojado al espacio por un blazar, una fuente de energía compacta y altamente variable asociada a un agujero negro.

Aunque los científicos han detectado las escurridizas partículas en la Tierra, el hallazgo es importante porque se trata de la primera detección de este tipo de partículas que llega a nuestro planeta desde una poderosa fuente del espacio profundo.

Los científicos la denominan ‘partícula fantasma’ porque “pueden viajar a través de cualquier cosa”, explica Lidley Winslow, físico del Michigan Institut of Technology (MIT, por sus siglas en inglés).

Asimismo, Darren Grant, físico de la Universidad de Alberta, asegura que la partícula “no deja ningún rastro” allí por donde pasa. Grant asegura que, aunque los neutrinos están a nuestro alrededor, son increíblemente difíciles de detectar. Científicos como Winslow o Grant sospechaban que las formas altamente energizadas de dichas partículas, más pequeñas que un átomo, podrían ser creadas por fuerzas potentes en el cosmos distante y luego arrojadas al espacio.

El IceCube, la herramienta utilizada para llevar a cabo la detección, es un cubo de hielo de un kilómetro ubicado a unos 2.500 metros bajo la Antártida, que ha sido equipado con más de 5.000 tubos de detección. La idea era construir un detector masivo y esperar que un neutrino del espacio profundo colisionara con el instrumento científico.

Durante años, los científicos han estado midiendo ráfagas de potente energía del cosmos profundo, los llamados rayos cósmicos galácticos, que golpean la atmósfera de la Tierra. Su teoría era que una fuente muy potente en el espacio profundo producía dichas ráfagas, así como los neutrinos, hasta que finalmente dieron con la solución: los blázares.

Winslow recalca que los neutrinos son una herramienta clave “para comprender mejor las cosas maravillosas y extrañas que existen [en el universo]”, como por ejemplo los blázares. A medida que el gas y el polvo caen en un agujero negro masivo en el centro de una galaxia, expelen parte de esta materia hacia el exterior, siendo propulsada por ambos lado del agujero negro en forma de dos enérgicos chorros.

En ocasiones, alguno de estos chorros llega a la Tierra. Detectándolos, algo que solo es posible cuando se encuentran muy cerca de otra pequeña partícula e interactúan con ella, los científicos pueden estudiarlos y, de esa forma, entender mejor qué hay en los ya mencionados blázares.

Después de captar el neutrino en cuestión, los investigadores, con la ayuda de telescopios que miden diferentes tipos de radiación de luz, descubrieron que el origen de dicha ‘partícula fantasma’ se encuentra en un agujero negro supermasivo que arroja chorros de energía. Una vez propulsado dicho neutrino, viajó hasta nuestro Sistema Solar sin que las poderosas energías gravitacionales del espacio lo perturbaran en ningún momento, debido a su flexible naturaleza.

Dorigo en su artículo publicado en el portal Science 2.0 explica que la energía sin precedentes detectada, más exactamente una señal que revela un exceso de pares de fotones con una masa de 750 gigaelectronvoltios (GeV), podría tratarse de una versión más masiva del bosón de Higgs descubierto en 2012. “Una partícula que se desintegra en un par de fotones debe ser un Higgs”, subrayó, el físico. No obstante, asegura que existe una segunda hipótesis que apunta a que se trata de una partícula exótica conocida como gravitón Randall-Sundrum.

Pese a que en marzo de este año ya existían rumores acerca del descubrimiento y las últimas estimaciones estadísticas de los detectores de partículas del colisionador, denominados ATLAS y CMS, han arrojado más cifras positivas, aún no alcanzan las cinco sigmas (umbral estadístico en el área de la física) y por tanto, sigue sin saberse si se trata de una casualidad.

Tras el análisis de los resultados de 2015, en los últimos seis meses se han publicado más de 450 artículos científicos que describen nuevos modelos físicos en el que los teóricos intentan utilizar las características de la nueva señal como llave para abrir nuevos escenarios en el campo de la física de partículas más allá del Modelo Estándar.

Por ahora, se espera que los datos recogidos en este primer semestre del año, y que serán presentados a principios del mes de agosto en una conferencia científica del CERN en Chicago (EE.UU.), confirmen el descubrimiento.