Quinta fuerza del universo

Nueva física

Las fuerzas actualmente conocidas por los científicos son la gravedad, el electromagnetismo, la fuerza débil y la fuerza fuerte. Pero un nuevo experimento con partículas fundamentales conocidas como muones sugiere que puede haber formas de materia y energía vitales para la naturaleza y la evolución del cosmos que aún no son conocidas por la ciencia.

En el experimento Muon g-2, los científicos expusieron los muones a un intenso campo magnético enviándolos alrededor de un anillo magnetizado de 15 metros de diámetro en el Fermilab. Al hacer esto, el equipo descubrió que los muones se tambaleaban de forma impredecible, desafiando la teoría fundamental de cómo interactúan las partículas.

“Esto es una prueba contundente de que el muón es sensible a algo que no está en nuestra mejor teoría”, dijo Renee Fatemi, física de la Universidad de Kentucky y encargada de las simulaciones del experimento Muon g-2.

El experimento de Brookhaven había insinuado que el comportamiento del muón discrepaba del modelo estándar de la física de partículas. El experimento del Fermilab coincide plenamente con el valor hallado en el experimento original y se aparta de la teoría con la medición más precisa hasta la fecha.

Fuerzas fundamentales

Iniciamos la exploración de la cosmología de las quintas fuerzas oscuras: nuevas fuerzas que actúan únicamente sobre la materia oscura. Nos centramos en las interacciones de largo alcance que conducen a una violación efectiva del Principio de Equivalencia en escalas cosmológicas. A nivel microscópico, la quinta fuerza oscura puede ser realizada por un escalar ligero con una masa menor que la constante de Hubble actual ($\lesssim 10^{-33}\️) acoplado a la materia oscura. Estudiamos el comportamiento de la cosmología de fondo y las perturbaciones lineales en un Universo así. A nivel de fondo, la nueva fuerza modifica la evolución de la densidad de energía de la materia oscura y, por tanto, el flujo de Hubble. En el orden lineal, modifica el crecimiento de las perturbaciones de la materia y genera perturbaciones de densidad y velocidad relativas entre la materia oscura y los bariones que crecen con el tiempo. Derivamos restricciones a partir de los datos actuales del CMB y del BAO, limitando la fuerza de la quinta fuerza oscura a menos de un porcentaje de la gravedad. Estas son las restricciones más fuertes hasta la fecha. Presentamos las posibles implicaciones de este escenario para la tensión de Hubble y discutimos cómo se modifican nuestros resultados si el mediador escalar ligero explica la densidad observada de la energía oscura. Por último, comentamos la interacción entre nuestras restricciones y las búsquedas de violaciones del Principio de Equivalencia en el sector visible.

Expansión acelerada del universo

Cuatro fuerzas son responsables de todas las interacciones conocidas en la naturaleza: la electromagnética, la gravitacional, la nuclear fuerte y la nuclear débil (que, vale, lo permitimos, pero son más o menos la misma cosa (No, no lo son: la nuclear débil está en realidad más cerca de la electromagnética, charlatán que sacrifica la precisión por un chiste barato – Ed))

En 2015, los físicos de la Academia Húngara de Ciencias vieron anomalías en algunos datos que estaban estudiando: sabían qué esperar si alguna de las cuatro fuerzas convencionales estaba en juego, pero sus resultados apuntaban a que había algo más que tenía efecto.

Todavía no sabemos exactamente cuál es esa fuerza ni cómo funciona (como si eso nos hubiera impedido hacer una tarjeta CUE antes). Se especula que es una forma de electromagnetismo que actúa específicamente sobre los electrones y los neutrones.

Electromagnetismo

La energía oscura se ha sugerido como explicación a la observación de que las galaxias parecen estar acelerando para alejarse unas de otras. Un posible candidato para su funcionamiento es la fuerza camaleónica, una fuerza fundamental adicional a las cuatro que sabemos que actúan en el universo: la gravedad, la fuerza fuerte, la fuerza débil y el electromagnetismo.

La fuerza camaleónica dependería de la densidad de la materia que la rodea. En las regiones menos densas del espacio a distancias cósmicas, tendría un efecto significativo, forzando la separación de la materia. Pero en la Tierra, una región densa según los estándares cosmológicos, es tan pequeña que queda empequeñecida por las demás fuerzas, lo que dificulta su medición.

Se ha intentado medir la fuerza camaleónica anteriormente, midiendo cualquier desplazamiento entre una masa de prueba y grupos de átomos en un laboratorio, o entre una masa de prueba y un péndulo, pero las limitaciones en el tamaño o el alcance de esos experimentos significan que la fuerza podría estar todavía al acecho en escalas de energía que no podríamos sondear.

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About the Author: Olivo Magno