Una civilización invisible puede existir justo debajo de sus narices. Aunque sabemos que la materia ordinaria es responsable de solo 1/20 de la energía del Universo y 1/6 de la energía transportada por la materia (y todo lo demás va a expensas de la energía oscura), consideramos que la materia ordinaria es un componente muy importante. A excepción de los cosmólogos, casi todas las personas se concentran en la materia ordinaria, aunque desde un punto de vista energético, no es tan importante.
La materia ordinaria nos es más querida, por supuesto, porque estamos hechos de ella, como todo el mundo tangible en el que vivimos. Pero también estamos interesados en ella debido a la rica variedad de sus interacciones. Las interacciones de la materia ordinaria incluyen electromagnéticas, débiles y fuertes: ayudan a la materia a formar sistemas densos complejos. No solo existen estrellas, sino también piedras, océanos, plantas y animales gracias a las fuerzas no gravitacionales de la naturaleza responsables de las interacciones. Así como el juerguista está más influenciado por el alcohol que los otros componentes de la cerveza, la materia ordinaria, aunque lleva una pequeña parte de la densidad energética, se afecta a sí misma y al medio ambiente mucho más notablemente que algo que simplemente pasa.
La materia visible que nos es familiar se puede considerar como un porcentaje privilegiado - más precisamente, el 15% - de la materia. En los negocios y la política, el 1% de las personas influyen en las decisiones y las reglas, mientras que el 99% restante de la población proporciona infraestructura y apoyo: mantiene edificios, mantiene las ciudades en funcionamiento, entrega alimentos. Asimismo, la materia ordinaria afecta a casi todo lo que observamos, y la materia oscura, en su abundancia y ubicuidad, ayuda a crear cúmulos y galaxias, asegura la formación de estrellas, pero tiene poco efecto en nuestro entorno inmediato.
Las estructuras cercanas a nosotros se rigen por la materia ordinaria. Es responsable del movimiento de nuestros cuerpos, de las fuentes de energía que impulsan nuestra economía, de la pantalla de la computadora o del papel en el que lee esto y de casi todo lo que pueda imaginar. Si algo interactúa de tal manera que se puede medir, es digno de atención porque puede influir en nuestro entorno.
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Por lo general, la materia oscura no tiene esta interesante influencia y estructura. Se supone que la materia oscura es el pegamento que mantiene a las galaxias y sus cúmulos en nubes amorfas. Pero, ¿qué pasa si no lo es, y es solo nuestro prejuicio, y la ignorancia, la raíz del prejuicio, lo que causa nuestros conceptos erróneos?
En el modelo estándar, hay seis tipos de quarks, tres tipos de leptones cargados (incluido un electrón), tres tipos de neutrinos, partículas responsables de todas las fuerzas y el bosón de Higgs recién descubierto. ¿Y si el mundo de la materia oscura, quizás no tanto, pero también diverso? En este caso, las interacciones de la materia oscura serán insignificantes, pero una pequeña parte de ella interactuará con fuerzas que se asemejan a las fuerzas de la materia ordinaria. La rica y compleja estructura de partículas y fuerzas del Modelo Estándar es responsable de muchos fenómenos interesantes. Si la materia oscura tiene un componente que interactúa, también puede ser influyente.
Si fuéramos criaturas formadas por materia oscura, sería erróneo creer que todas las partículas de materia ordinaria son iguales. Quizás las personas hechas de materia ordinaria cometan el mismo error. Dada la complejidad de la física de partículas SM, que describe los componentes más simples de la materia que conocemos, parece extraño suponer que toda la materia oscura consta de un solo tipo de partículas. ¿Por qué no asumir que una parte de ella está sujeta a sus propias interacciones?
En este caso, así como la materia ordinaria consta de diferentes tipos de partículas, y todos estos componentes fundamentales interactúan a través de diferentes combinaciones de cargas, la materia oscura también tendrá diferentes componentes, y al menos un tipo de tales partículas participará en interacciones no gravitacionales. … Los neutrinos SM no se ven afectados por la fuerza eléctrica o interacciones fuertes, a diferencia de los seis tipos de quarks.
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Asimismo, es posible que un tipo de partículas de materia oscura se debilite o no interactúe con nada excepto a través de la gravedad, pero alrededor del 5% de las partículas experimentan otras interacciones. Basándonos en el estudio de la materia ordinaria, podemos decir que esta opción es más probable que la suposición habitual sobre la presencia de una partícula que interactúa débilmente.
Es un error que la gente de relaciones públicas en el extranjero intente agrupar la cultura de otro país e ignore el hecho de que puede haber diversidad en ella que es obvia para su propio país. Así como un buen negociador no asume el predominio de un sector de la sociedad sobre otro cuando trata de comparar diferentes culturas, un científico imparcial no debe asumir que la materia oscura no es tan interesante como la materia ordinaria, y que carece de una variedad de materia, similar a esa. lo que hay en el nuestro.
El escritor de ciencia popular Corey S. Powell, al informar sobre nuestra investigación en la revista Discover, comenzó su artículo diciendo que él era un "chovinista de la materia ligera", y que todos nosotros también lo somos. Quiso decir que pensamos que el asunto que conocemos es más importante y, por tanto, más complejo e interesante. La revolución copernicana anuló opiniones muy similares. Pero la mayoría de la gente insiste en que su punto de vista y su creencia en nuestra importancia corresponden al mundo real.
Muchos componentes de la materia ordinaria interactúan de diferentes maneras y afectan al mundo de diferentes maneras. Entonces, tal vez la materia oscura tenga diferentes partículas con diferentes comportamientos que afectan la estructura del universo de una manera mensurable.
Cuando comencé a estudiar la materia oscura que interactúa parcialmente, me sorprendió que casi nadie pensara en el hecho de que la suposición de que solo la materia ordinaria exhibe una variedad de tipos de partículas e interacciones es una ilusión arrogante. Algunos físicos han intentado analizar modelos como el "espejo de la materia oscura", en el que la materia oscura repite todo lo que es típico de lo ordinario. Pero esos ejemplos son exóticos. Sus consecuencias son difíciles de combinar con lo que sabemos.
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Varios físicos han estudiado más modelos de comunicación de la interacción de la materia oscura. Pero también asumieron que toda la materia oscura es la misma y sufre las mismas interacciones. Nadie admitió la simple posibilidad de que, aunque la mayor parte de la materia oscura no interactúa con la materia ordinaria, una pequeña fracción puede hacerlo.
Una de las razones de esto es comprensible. La mayoría de la gente cree que un nuevo tipo de materia oscura no afectará a la mayoría de los fenómenos observados si es solo una pequeña fracción de materia oscura. Aún no hemos podido observar el componente más importante de la materia oscura, y parece prematuro ocuparse de su pequeño componente.
Pero si recordamos que la materia ordinaria transporta solo el 20% de la energía de la oscuridad, mientras que la mayoría de nosotros solo lo notamos, podemos entender dónde está equivocada esta lógica. La materia que interactúa a través de fuerzas no gravitacionales más poderosas puede ser más interesante y más influyente que la mayoría de la materia que interactúa débilmente.
Esto es cierto con la materia ordinaria. Es demasiado poderoso, a pesar de su pequeño número, ya que se contrae en densos discos a partir de los cuales se pueden formar estrellas, planetas, la Tierra y la vida. El componente cargado de la materia oscura, aunque puede que no haya tanta, también puede encogerse y formar discos, como el disco visible en la Vía Láctea. Incluso puede condensarse en objetos que parecen estrellas. En principio, esta estructura se puede observar y, tal vez, es incluso más fácil de hacer que la materia oscura fría ordinaria dispersa en un enorme halo esférico.
Pensando de esta manera, el número de posibilidades crece rápidamente. Después de todo, el electromagnetismo es solo una de las varias interacciones no gravitacionales que experimentan las partículas en el Modelo Estándar. Además de la fuerza que une los electrones a los núcleos, las partículas SM experimentan interacciones nucleares débiles y fuertes. En el mundo de la materia ordinaria, también pueden existir otras interacciones, pero son tan débiles con las energías disponibles para nosotros que nadie las ha observado todavía. Pero incluso la presencia de tres interacciones no gravitacionales sugiere que las interacciones no gravitacionales también pueden estar presentes en el sector oscuro además del electromagnetismo oscuro.
Quizás, además de fuerzas similares a las electromagnéticas, la materia oscura también está influenciada por fuerzas nucleares. Es posible que se puedan formar estrellas oscuras a partir de materia oscura, en la que tienen lugar reacciones nucleares, por lo que se forman estructuras que se comportan de una forma más similar a la materia ordinaria que la materia oscura que he descrito hasta ahora. En este caso, el disco oscuro puede contener estrellas oscuras, rodeadas por planetas oscuros que consisten en átomos oscuros. La materia oscura puede tener la misma complejidad que la materia ordinaria.
La materia oscura que interactúa parcialmente proporciona un terreno fértil para la especulación y nos inspira a explorar posibilidades que de otro modo no hubiéramos considerado. Los escritores y cineastas pueden encontrar muy atractivas todas estas fuerzas y consecuencias adicionales que acechan en el sector oscuro. Incluso podrían sugerir la existencia de una vida oscura paralela a la nuestra. En este caso, en lugar de las habituales criaturas animadas que luchan con otras criaturas animadas o, en casos raros, trabajar con ellas, las criaturas de materia oscura podrían marchar por la pantalla, lo que arrastraría toda la acción hacia ellos mismos.
Pero no sería tan interesante de ver. El problema es que a los cineastas les habría costado mucho filmar una vida oscura que es invisible para nosotros. Incluso si hubiera seres oscuros, no lo sabríamos. Es posible que no sepa lo linda que puede ser una vida oscura, y es casi seguro que no lo hará.
Si bien es divertido especular sobre las posibilidades de la vida oscura, es mucho más difícil descubrir cómo observarla, o al menos detectar su existencia mediante evidencia circunstancial. Es bastante difícil encontrar vida, que consta de los mismos componentes que nosotros, aunque la búsqueda de planetas extrasolares está en marcha. Pero la prueba de la existencia de la vida oscura, si existe, será aún más esquiva que la prueba de la existencia de la vida ordinaria en mundos distantes.
Más recientemente, hemos podido observar ondas gravitacionales que emanan de enormes agujeros negros. Prácticamente no tenemos ninguna posibilidad de detectar la gravedad de una criatura oscura o de todo un ejército de criaturas oscuras, sin importar lo cerca que estén de nosotros.
Idealmente, me gustaría comunicarme de alguna manera con este nuevo sector. Pero si esta nueva vida no está influenciada por las fuerzas que conocemos, esto no sucederá. Aunque compartimos la gravedad con ellos, tal influencia de un solo objeto o forma de vida sería demasiado débil para detectarla. Solo los objetos muy grandes, como un disco en el plano de la Vía Láctea, pueden producir los efectos observados.
Los objetos oscuros o la vida oscura pueden existir muy cerca de nosotros, pero si la masa total de materia oscura es pequeña, no lo sabremos. Incluso con tecnología moderna, o cualquier tecnología que podamos imaginar, solo se pueden probar capacidades muy específicas. “La vida en la sombra”, por muy emocionante que sea, es poco probable que tenga consecuencias tangibles y puede ser una oportunidad seductora pero inalcanzable. Pero la vida oscura es una suposición muy vaga. Los científicos no tendrán problemas para crearlo, pero el Universo tiene muchos más obstáculos para ello. No está claro cuáles de las variantes de interacciones químicas son capaces de sustentar la vida, y no sabemos qué tipo de entorno se necesita para aquellas variantes que son capaces de hacerlo.
Sin embargo, en principio, la vida oscura puede existir, justo delante de nuestras narices. Pero sin interacciones más fuertes con la materia de nuestro mundo, puede divertirse, luchar, ser activo o pasivo, y nunca lo sabremos. Curiosamente, sin embargo, cuando hay interacciones en el mundo oscuro, ya sea que la vida esté involucrada o no, pueden afectar la estructura de una manera mensurable. Y luego podremos aprender mucho más sobre el mundo oscuro.
