No hay evidencia de una influencia de la materia oscura en la fuerza entre los núcleos

El universo se compone principalmente de una novela de sustancias y una forma de energía que todavía no se entiende. Este 'materia oscura' y 'energía oscura' no son directamente visibles a simple vista oa través de telescopios. Los astrónomos sólo pueden proporcionar una prueba de su existencia indirectamente, en base a la forma de las galaxias y la dinámica del universo. Materia oscura interactúa con la materia normal a través de la fuerza de la gravedad, que también determina las estructuras cósmicas de la materia normal, visible.

Todavía no se sabe si la materia oscura también interactúa consigo mismo o con la materia normal a través de las otras tres fuerzas fundamentales, la fuerza electromagnética, la débil y la fuerza nuclear fuerte, o alguna fuerza adicional. Incluso los experimentos muy sofisticados que hasta ahora no han sido capaces de detectar cualquier interacción. Esto significa que si no existe en absoluto, debe ser muy débil.

Con el fin de arrojar más luz sobre este tema, los científicos de todo el mundo están llevando a cabo varios nuevos experimentos en los que la acción de las fuerzas fundamentales no gravitacionales se lleva a cabo con la menor interferencia exterior como sea posible y la acción A continuación se mide con precisión. Cualquier desviación de los efectos esperados pueden indicar la influencia de la materia oscura o energía oscura. Algunos de estos experimentos se están llevando a cabo utilizando enormes máquinas de investigación, tales como los alojados en el CERN, la Organización Europea para la Investigación Nuclear en Ginebra. Pero los experimentos a escala de laboratorio, por ejemplo, en Düsseldorf, también son factibles, si está diseñado para una máxima precisión.

El equipo que trabaja bajo la dirección del Prof. Stephan Schiller, del Instituto de Física Experimental en HHU ha presentado los resultados de un experimento de precisión para medir la fuerza eléctrica entre el protón ( "p") y el deuterón ( "D") en la revista Naturaleza. El protón es el núcleo del átomo de hidrógeno (H), la deuterones más pesado es el núcleo de deuterio (D) y se compone de un protón y un neutrón unidos.

Los físicos Düsseldorf estudian un objeto inusual, HD +, el ion de la molécula de hidrógeno parcialmente deuterado. Uno de los dos electrones normalmente contenidos en la capa de electrones está ausente en este ión. Por lo tanto, HD + consta de un protón y de deuterones unidos por un solo electrón, que compensa la fuerza eléctrica repulsiva entre ellos.

Esto resulta en una distancia particular entre el protón y el deuterones, se hace referencia como la 'longitud de enlace'. Con el fin de determinar esta distancia, los físicos HHU han medido la velocidad de rotación de la molécula con once dígitos de precisión utilizando una técnica de espectroscopia de que recientemente desarrollados. Los investigadores utilizaron conceptos que también son relevantes en el campo de la tecnología cuántica, tales como trampas de partículas y de láser de enfriamiento.

Es extremadamente complicado para derivar la longitud de enlace a partir de los resultados de la espectroscopia, y por lo tanto deducir la intensidad de la fuerza ejercida entre el protón y el deuterones. Esto se debe a que esta fuerza tiene propiedades cuánticas. La teoría de la electrodinámica cuántica (QED) propuestos en la década de 1940 debe ser utilizado aquí. Un miembro del equipo autor pasó dos décadas para avanzar en los cálculos complejos y recientemente fue capaz de predecir la longitud del enlace con la suficiente precisión.

Esta predicción se corresponde con el resultado de la medición. Desde el acuerdo se puede deducir la fuerza máxima de una modificación de la fuerza entre un protón y un deuterón causada por la materia oscura. Prof. comentarios Schiller: "Mi equipo ha hecho bajar este límite superior más de 20 veces Hemos demostrado que la materia oscura interactúa mucho menos con la materia normal que antes se consideraba posible Esta misteriosa forma de materia sigue siendo encubierto, en.. menos en el laboratorio!"

fuente: Heinrich-Heine University Duesseldorf. "No evidence of an influence of dark matter on the force between nuclei." ScienceDaily. ScienceDaily, 18 May 2020. <www.sciencedaily.com/releases/2020/05/200518144910.htm>.