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El artículo de Leslie Rosenberg «Materia oscura axiónica» [Investigación y Ciencia, marzo de 2018] describe el experimento ADMX, cuyo objetivo consiste en detectar ciertas partículas hipotéticas llamadas axiones que podrían dar cuenta de la materia oscura. Sin embargo, muy al contrario que otras candidatas a explicar la materia oscura, como las WIMP (partículas masivas que interaccionan débilmente), los axiones serían partículas ultraligeras.

Otro tipo de partícula muy ligera es el neutrino. No obstante, hace tiempo que los neutrinos se desestimaron como posibles integrantes de la materia oscura, ya que su poca masa implica que deberían moverse a velocidades próximas a la de la luz. Por tanto, no podrían dar cuenta de la materia oscura a la que parecen apuntar las observaciones astronómicas, la cual es «fría» (es decir, compuesta por partículas que se mueven lentamente). Si los axiones son tan ligeros, ¿cómo es posible que puedan explicar la materia oscura fría?

Daniel Iriarte
Buenos Aires


RESPONDE ROSENBERG: La pregunta es muy interesante. Los neutrinos interaccionan con otras partículas a través de la fuerza nuclear débil. Por tanto, en el universo primitivo tuvieron que interaccionar con materia de todo tipo. Dado que entonces la temperatura era muy elevada, la interacción con otras partículas confirió a los neutrinos una temperatura también muy alta. Ello hizo que se moviesen a velocidades próximas a la de la luz, por lo que hoy solo podrían constituir materia oscura «caliente».

Los axiones son muy diferentes de los neutrinos. En primer lugar, creemos que se generaron en el universo temprano durante una transición de fase. Aunque ligeros, tales axiones habrían «nacido» moviéndose muy lentamente, con una temperatura muy baja. En segundo lugar, los axiones interaccionan muy poco con la materia ordinaria, mucho menos que los neutrinos. Como consecuencia, casi no lo habrían hecho con la materia del universo temprano, por lo que habrían continuado moviéndose a velocidades muy reducidas. Es decir, habrían seguido siendo axiones «fríos» aun en el baño de partículas calientes del universo primitivo.

Así pues, y por antiintuitivo que pueda parecer, a pesar de ser partículas muy ligeras, los axiones pueden explicar perfectamente la materia oscura fría.

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