Lunes, 27 de marzo de 2017

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28feb

Javier Redondo, físico de la Universidad de Zaragoza, propone un nuevo modelo para explicar los misterios del Universo


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Javier Redondo, especialista en Física de Partículas de la Universidad de Zaragoza y en el Instituto de Física Max Planck en Múnich, Alemania, es uno de los cuatro científicos que acaban de hacer una propuesta al Modelo Estándar de la Física que ayudaría a explicar los misterios del Universo.

En un artículo publicado por la revista Physical Review Letters, estos cuatro físicos plantean añadir seis nuevas nuevas partículas al modelo estándar que permitiría desvelar cuatro grandes misterios de la Física para los que actualmente no existe una respuesta como qué es la materia oscura, por qué los neutrinos son tan ligeros, qué causó la inflación y por qué hay más materia que antimateria.

El grupo de trabajo, integrado además por Guillermo Ballesteros, de la Université París Saclay, Andreas Ringwald, del Deutsches Elektronen-Synchrotron y Carlos Tamarit, de la Universidad de Durham, ha denominado a este nuevo modelo SMASH (Standard Model Axion See-saw Higgs portal inflation) y ha descrito cómo son y para qué sirven cada una de las partículas que pretenden añadir a las ya existentes. “Solamente necesitamos tres nuevos neutrinos (estos son necesarios para explicar las oscilaciones de neutrinos observadas), un nuevo quark, el axión, como materia oscura, y un nuevo tipo de bosón de Higgs, que da masa a los nuevos neutrinos y al quark”, explica el físico aragonés, Javier Redondo.

No obstante, insiste en que no está planteando una “nueva Física”. “Nuestro modelo es una interesante combinación de mecanismos ya conocidos para solucionar los misterios más importantes de la cosmología”, apunta Redondo y añade: “No resultaba evidente en absoluto que se pudieran combinar y funcionar todos correctamente, pero lo hacen. En conjunto, SMASH tiene la virtud de introducir un número reducido de partículas y nuevos acoplamientos y permite calcular la evolución del Universo desde el primer momento en que sabemos algo del mismo, el periodo de inflación que explica la homogeneidad del Universo”.

A lo largo de los últimos 50 años, los físicos se han apoyado en el modelo estándar de física para describir cómo funciona el Universo, y que incluye tres de las cuatro fuerzas fundamentales de la Naturaleza (electromagnetismo, interacción fuerte e interacción débil, dejando fuera la gravedad).

Javier Redondo reconoce que, aunque este nuevo modelo ha despertado algún interés en la comunidad científica, es necesario probarlo con futuros experimentos. “El modelo es muy básico pero con él la cosmología está completa y la física de partículas es sencilla. Es muy predictivo, es decir, puede ser invalidado de varias maneras distintas. Experimentos en los próximos años deberían descubrir el axión como materia oscura en un rango de masa determinado, ondas gravitacionales primordiales a un cierto nivel, espectros de perturbaciones con una pendiente específica y una pequeña cantidad de radiación oscura (axiones relativistas). Si cualquiera de estas predicciones no resulta satisfecha, la vida de SMASH habrá acabado, pero si lo hacen todas a la vez…”

El físico aragonés subraya también que “lamentablemente SMASH no explica la energía oscura, gravedad cuántica ni el problema de las jerarquías. El modelo ha generado mucho interés entre algunos colegas que ya están pensando en ampliarlo para ofrecer respuestas a estos tres importantes temas”.

Redondo es especialista en Física de Partículas y Cosmología, en concreto, de partículas hipotéticas del estilo del axión. “Andreas Ringwald tenía este modelo en mente desde hace tiempo y contactó con Ballesteros y Tamarit para cerciorarse de que el nuevo Higgs podía curar todas las inestabilidades de nuestro Higgs y a mí, para asegurar que la cosmología del axión era correcta”, puntualiza. “El recalentamiento del Universo después de inflación, del que me hice bastante responsable, me dio muchos problemas. Al final todos hemos hecho de todo y hemos hecho el modelo nuestro. Nada resultó como parecía al principio, incluso encontramos errores en artículos relacionados”.

“En nuestro modelo, solamente una bien temperada combinación de los dos Higgses (el ya conocido y el nuevo) puede tener la energía suficiente para producir la expansión inflaccionaria, detenerla y disipar la energía sobrante produciendo un montón de radiación que fue el origen del big bang “caliente”. El nuevo Higgs es imprescindible para asegurar que nuestro Higgs conocido no presenta inestabilidades”, afirma Javier Redondo.

Y hace hincapié en que “en esa tórrida sopa primordial, los nuevos neutrinos se acaban desintegrando y pueden producir la asimetría entre materia y antimateria que hace que en el Universo hoy haya más protones que antiprotones, lo cual permite una vida confortable (cuando materia y antimateria se juntan se aniquilan en radiación). En este modelo la materia oscura está formada por axiones, no hay otro candidato. Esto nos permite restringir mucho los parámetros del modelo y predecir la masa del axión, que es clave para poder detectarlo”.

Precisamente, Javier Redondo participó hace unos meses en otro estudio internacional, publicado por la revista Nature, paracalcular la masa del axión, con un nivel de precisión sin precedentes, que pocos meses antes se creía imposible, lo que ayudará a avanzar un poco más el conocimiento sobre la materia oscura.