Para cada acción, hay una acción igual y opuesta. Esta formulación de la tercera ley de Newton tiene dos consecuencias muy importantes: primero, hay una cantidad física que siempre se conserva en el universo (momento), y segundo, las leyes de la física son las mismas independientemente de su posición en el espacio. Parecería que solo unas pocas palabras, pero de hecho son colosales, porque si quieres forzar, por ejemplo, un dispositivo para que cambie de movimiento, necesitas empujarlo con algo.
Esto podría ser el escape de un cohete, neumáticos contra la carretera, ruedas de tren sobre rieles o incluso fotones que rebotan en una vela. Lo único que está prohibido es el llamado inercoide, movimiento sin reacción: acción sin reacción. Esto es lo que se dice que es EMDrive, un motor espacial "imposible" que pasó recientemente las pruebas de la NASA. Si realmente funciona como se anuncia, está infringiendo las leyes de la física. Pero también existe una posible laguna: tal vez haya una reacción, simplemente no la encontramos. Es posible que exista oposición, pero está asociada con la materia oscura.
Según el modelo estándar de cosmología, la mayor parte de la materia del universo no se encuentra en forma de átomos u otras partículas conocidas. No, la gran mayoría de la masa, por una diferencia de 5 a 1, es materia oscura. La materia oscura no choca, no se aniquila y ya no interactúa consigo misma ni con otra materia ordinaria bajo ninguna circunstancia conocida, excepto por la influencia gravitacional. 13.800 millones de años después, ha formado una red cósmica gigante y difusa de estructuras gravitacionales y enormes halos esféricos de más de un millón de años luz de diámetro que enmarcan galaxias como la nuestra. La materia oscura impregna cada centímetro cuadrado de nuestra galaxia, incluidos todos los objetos de la Tierra, incluso nuestros cuerpos, aunque en pequeñas cantidades.
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Sin embargo, bajo ciertas condiciones, se puede persuadir a la materia oscura para que interactúe consigo misma o con la materia ordinaria, dependiendo de su naturaleza. Si la materia oscura consiste en WIMP (WIMP, una partícula masiva de interacción débil), entonces los detectores podrían detectar el producto de su aniquilación. Si está formado por partículas de axiones muy ligeras y de baja masa, puede combinarse con fotones en determinadas condiciones. Uno de los experimentos destinados a encontrar axiones se conoce como ADMX: Dark Matter Axion Experiment. En 1983, el físico Pierre Sikivi inventó el haloscopio de axiones, aprovechando el hecho de que un par axión-fotón puede amplificarse bajo ciertas condiciones dentro de una cavidad electromagnética. Veinte años después, ADMX surgió de este estudio y desde entonces los científicos han estado buscando axiones utilizando este método.
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Hasta la fecha, lamentablemente, su búsqueda aún no se ha visto coronada por el éxito. Quizás los axiones no existan o, si no son materia oscura, pueden tener diferentes parámetros para los que ADMX no es lo suficientemente sensible. Es muy posible que diferentes cavidades electromagnéticas con diferentes propiedades puedan activar interacciones con axiones. Posiblemente, pueden ocurrir interacciones fotón-axión, y la cavidad con los parámetros requeridos condujo a la dispersión de axiones en la dirección preferida. Es poco probable, pero bastante aceptable, que EMDrive sea una cavidad de este tipo.
¿Cómo funciona? En cualquier momento dado, las partículas de materia oscura atraviesan todas las áreas del espacio, sin verse limitadas por la presencia de materia u otras partículas del Modelo Estándar. En la cavidad electromagnética, los fotones de cierta frecuencia saltan en todas direcciones, manteniendo el impulso y no creando empuje. Pero si los fotones se mueven en una determinada dirección, por ejemplo, hacia la parte posterior de la cavidad, pueden chocar con partículas de materia oscura y esto será:
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- El fotón cambia de impulso y se mueve "un poco menos hacia atrás" y "un poco más hacia adelante" que antes de la colisión con una partícula de materia oscura.
- El fotón choca con la pared de la cavidad, se refleja en ella y transmite un impulso en la dirección de avance de la cavidad misma.
- Una partícula de materia oscura recibe un impulso en la dirección opuesta: hacia atrás.
- El impulso se conserva porque la materia oscura se lo lleva, igual y opuesta en magnitud a la que absorbe la cavidad.
Si esto es lo que sucede, entonces este es un verdadero avance. Dado que la materia oscura está en todas partes, solo necesitaríamos una fuente de energía, no combustible, para viajar a través de la galaxia, porque en cualquier punto del espacio encontraremos suficiente materia oscura. Esto significa que recibiremos un método para detectar la materia oscura que colisiona accidentalmente con nuestras partículas, y así confirmar su existencia. Y lo más importante, todo esto no viola las leyes de la física, porque se conserva el impulso.
Los resultados de la prueba EMDrive aún no se han probado. Hay muchas fuentes potenciales de error y las propias mediciones indican una gran incertidumbre en cuanto a la cantidad de empuje que se produce. Todavía no está claro si realmente hay un empuje sin reacción, o si hay una reacción que aún no hemos encontrado.
Y la explicación que involucra la materia oscura también será dudosa, ya que requiere muchas incógnitas. Pero si EMDrive realmente funciona usando energía oscura y el misterio de la materia oscura se resuelve de una vez por todas de la manera más inesperada, será increíble.
ILYA KHEL
