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Materia Oscura — Toma Uno — Claqueta — Axión

Los axiones no eran tan difíciles de encontrar

Los axiones no eran tan difíciles de encontrar

Hoy vamos a hablar sobre la posible detección de la materia oscura en forma de axiones.

Todo viene de la mano de este artículo:

Potential solar axion signatures in X-ray observations with the  XMM-Newton observatory 

que acaba de ser publicado en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.  Donde dicen que tienen la primera prueba de la presencia de materia oscura en forma de axiones.

En esta entrada vamos a discutir brevemente sobre qué son esos axiones y por qué pueden ser candidatos a la materia oscura.  En otra entrada discutiremos el artículo en cuestion, pero me parece oportuno dar unas pinceladas sobre este tipo de partículas antes de entrar en mayores detalles.

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Simetría, a veces, mejor rota

En este blog hemos hablado en alguna ocasión de la importancia de las simetrías.  Las simetrías de las leyes físicas son fundamentales por muchos motivos, por ejemplo:

  1. Nos ayudan a encontrar cantidades conservadas como la energía, el momento, la carga eléctrica, etc.
  2. Definen las interacciones, es decir, la forma en la que los sistemas interactúan entre si viene determinada por razones de simetría frente a algunas transformaciones admitidas de los objetos matemáticos con los que representamos las magnitudes físicas de interés.

Pero aún más interesante, si cabe, es que las simetría no solo es útil y fructífera cuando están presentes, hay muchas ocasiones en las que cuando una determinada simetría se rompe crea nuevos fenómenos físicos.  Hay muchos ejemplos, desde la obtención de masas por parte de algunas partículas según el mecanismo Higgs hasta el fenómeno de superconductividad, hay toda una plétora de fenómenos físicos que se pueden asociar a roturas de simetrías (y a las transiciones de fases asociadas).

Sin embargo, si miramos a nuestro alrededor no solo en física es importante hablar de simetría o de rotura de simetrías.  Estos conceptos posiblemente sean de los más profusamente empleados en ciencia y muchas de las preguntas abiertas en la actualidad están asociadas a simetrías y sus roturas.  En esta entrada discutiremos brevemente acerca de este hecho y de los campos, no propiamente de la física, en los que las cuestiones relativas a la simetría o su rotura son fundamentales.  No será una entrada exhaustiva, solo comentaré las cosas que me resultan curiosas y sorprendentes. El único objetivo es que, por si alguien no había caído, la simetría es importante más allá de la física y que tenerla presente siempre ayuda a la hora de encontrar, definir y solucionar problemas.

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La materia a través del espejo

¿Existe un mundo al otro lado del espejo? Los físicos están muy interesados en resolver varios problemas que podrían estar íntimamente relacionados. Cosas tales como la asimetría materia/antimateria, el por qué no vemos partículas con quiralidad derecha, la naturaleza de la materia oscura, etc, están bajo el punto de mira de muchos investigadores.

Una de las propuestas para resolver estos problemas es la de la existencia de un mundo especular.  En esta entrada explicaremos en qué se basa esta idea y, posteriormente, hablaremos de los resultados experimentales al respecto que involucran neutrones.

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Guía sobre partículas, modelo estándar y Higgs

Vamos a poner una recopilación de las entradas de Cuentos Cuánticos que son útiles para no perderse en la terminología empleada cuando se habla de partículas elementales, del modelo estándar y del bosón de Higgs.

Daremos una breve descripción de cada entrada o minicurso relacionado.

Aunque a veces es bueno perderse, también es bueno encontrar el camino.

Así, si alguno de vosotros está interesado en estos temas, esperamos que esto sirva de punto de partida para una búsqueda más profunda y para aclarar algunos temas y algunos términos.

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La simetría se rompe

Nos vamos a aburrir de leer sobre el tema de la rotura espontánea de la simetría. Este mecanismo es el que hace que aparezcan las partículas de Higgs con una determinada masa. Este proceso es muy importante porque causa dos cosas, la masa del Higgs es un parámetro fundamental para acotar las posibles masas de las partículas que nos rodean usualmente (un Higgs muy pesado o muy ligero no sería consistente con las masas de las partículas conocidas) y además porque nos dará un mecanismo por el cual el electromagnetismo y la interacción débil son diferentes.  La interacción electromagnética y la débil están unificadas a partir de determinada energía, es decir, el fotón (electromagnetismo) y los bosones W y Z (interacción débil) tienen las mismas características lo que implica que las estas interacciones son la misma. Sin embargo, en nuestra física del día a día son dos interacciones diferentes (el fotón no tiene masa y los bosones W y Z sí tienen masa).

Vamos a explicar en términos cotidianos esto de la rotura (espontánea) de la simetría. (Esto sólo es un ejemplo)

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