Lo que nos dice la falta de muertes sangrientas e inexplicables sobre la materia oscura

Una imagen de galaxias tenues NASA, ESA, M. J. Jee y H. Ford et al. (Universidad Johns Hopkins)

Los astrónomos tienen un rompecabezas en sus manos. El universo parece estar lleno de partículas que ejercen una fuerza gravitatoria pero no se pueden ver. La llamada materia oscura debe existir, porque sin ella, las galaxias simplemente se separarían a medida que giran.

Entonces, en este instante, nuestro sistema solar debe estar surcando un vasto mar de materia oscura, y los físicos están corriendo desesperadamente tratando de encontrarla. Pero si no puedes ver algo, ¿cómo lo detectas?

La respuesta es que la materia oscura debería chocar con la materia visible de vez en cuando. Entonces, el truco es buscar evidencia de estas colisiones.

Exactamente cómo se verá esta evidencia es objeto de un debate considerable. Pero hoy tenemos los resultados de la primera búsqueda de evidencia de que partículas de materia oscura relativamente grandes, llamadas macros, podrían estrellarse contra los humanos y matarlos.

La analogía más cercana a una macrocolisión con un ser humano es una herida de bala, dicen Jagjit Sidhu y sus colegas de la Universidad Case Western Reserve.

Eso les ha dado a estos chicos una idea interesante. Dicen que la humanidad es una especie de detector de materia oscura, en el sentido de que cualquier herida de bala inexplicable podría ser evidencia de macros de materia oscura. De hecho, la tasa de mortalidad por este tipo de lesión daría una buena idea de cuán común debe ser este tipo de materia oscura.

Primero algunos antecedentes. Nuestro sistema solar está actualmente orbitando la galaxia a una velocidad de unos 250 kilómetros por segundo. Si existe la materia oscura, la Tierra debe navegar a través de ella a gran velocidad, con colisiones inevitables.

Si la materia oscura está hecha de partículas diminutas, las colisiones serán menores, tal vez provocando un ligero aumento en la temperatura de un cristal, por ejemplo. Numerosos experimentos buscan actualmente pruebas de este tipo de calentamiento, hasta ahora sin éxito.

Las partículas más grandes, macros, dejarían una firma muy diferente. Los físicos han buscado pruebas de colisiones con macros con una masa característica de unas pocas decenas de gramos.

Lo han hecho estudiando un mineral de silicato llamado mica, que tiene una estructura de grano fino casi perfecta. Una macro que pasa a través de una estructura de este tipo dejaría un rastro que debería ser fácilmente identificable bajo un microscopio.

Cualquier depósito de mica en la superficie de la Tierra habría tenido mucho tiempo para colisionar con macros. Pero los físicos no han encontrado huellas ni evidencia de colisiones. Así que esto descarta macros de ese tamaño.

Macros más masivos con una masa característica de hasta 50 kilogramos tendrían mayor poder destructivo. Sidhu y compañía dicen que una analogía es con balas disparadas desde un rifle calibre .22, el más pequeño de uso común. Las balas causan lesiones en el cuerpo humano por una combinación de cavitación permanente, cavitación temporal y ondas de presión, dicen.

Sin embargo, las macros son significativamente diferentes de las viñetas, particularmente en su velocidad y tamaño. Es probable que viajen a velocidades hipersónicas y tengan una sección transversal mucho más pequeña que las balas, solo unos pocos micrómetros.

Entonces las macros tendrán un efecto destructivo diferente. Un macro impacto generalmente calienta el cilindro de tejido tallado a lo largo de su camino a una temperatura de 107 Kelvin, lo que resulta en un cilindro de plasma en expansión dentro del cuerpo, dicen Sidhu y compañía.

El equipo deriva una fórmula que calcula la cantidad de impactos dada la cantidad de macropartículas en nuestra región de la galaxia y la cantidad de humanos que pueden estudiar durante un período determinado.

En este estudio, Sidhu y sus colegas analizan poblaciones de humanos bien monitoreadas en los EE. UU., Canadá y Europa Occidental durante los últimos 10 años. Y su principal resultado es que no hay evidencia de macrocolisiones con humanos.

Esto impone un límite importante sobre cuán grandes pueden ser las macros. Nuestros resultados limitan las macros a tamaños físicos tan pequeños como varias micras y masas inferiores a 50 kg, dicen. Y cuando este resultado se combina con las búsquedas en mica, descarta un rango significativo de macromasas y escalas.

Es un trabajo interesante que muestra cómo se pueden usar datos inocuos para arrojar luz sobre uno de los grandes misterios inexplicables de nuestro tiempo. La ausencia de muertes inexplicables por disparos en humanos es algo por lo que todos deberíamos estar agradecidos, en particular los cosmólogos y los físicos de partículas.

Ref: arxiv.org/abs/1907.06674 : Muerte por Materia Oscura

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