Postdocs at the IFT within the “La Caixa Junior Leader” program


The Institute of Theoretical Physics IFT UAM-CSIC participates in the “La Caixa Junior Leader” program, which finances 22 3-year postdocs with additional money for research specifically for Centers of Excellence, for candidates satisfying the mobility rule, and 10 postdocs for those not.

Application deadline is September 26th. Applications must be submitted through the La Caixa webpage: here 

La Caixa Foundation and IFT are equal opportunity institutions. Applications to this program by female scientist are particularly encouraged.

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¿De dónde salen las Leyes de la Física?


La estructura esencial de las leyes que rigen las fuerzas entre partículas está determinada por los principios de la Relatividad y la Mecánica Cuántica. Y quien corta el bacalao es el spin! Javier Martín, investigador predoctoral del Instituto de Física Teórica IFT UAM-CSIC, nos lo explica en nuestro Canal de YouTube!!

Ver vídeo aquí

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¿Qué le pedirías al nuevo Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades?


Dado que estrenamos Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades; y Ministro Pedro Duque, en nuestro concurso semanal de Twitter hemos lanzado como reto retuitear este mensaje explicando qué medida le pedirías al nuevo Ministerio, en materia de política científica

El mejor tuit ganará la taza del IFT!

Anunciaremos el ganador/a el 14 de junio a las 15h!

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Oferta de puesto Técnico de Proyectos Internacionales


El plazo de presentación de solicitudes es hasta el 20 de Junio de 2018.

FUNCIONES:

Apoyo a la gestión administrativa y financiera del proyecto de la UE “Elusives” (674896 —Elusives — H2020-MSCA-ITN-2015, 1.4.2016 – 31.3.2020) coordinado por la UAM.

Entre otras:

  • Participación en la organización y gestión de las reuniones del consorcio del Proyecto
  • Asistencia a los ESRs (investigadores contratados) en el marco del proyecto.
  • Asistencia como parte del equipo coordinador del proyecto a la red de miembros ELUSIVES
  • Seguimiento y cumplimiento de la normativa comunitaria en el marco del proyecto
  • Redacción de informes del proyecto
  • Seguimiento y control de los deliverables del proyecto
  • Gestión financiera del proyecto ( gestión de pagos y control del presupuesto)
  • Participación en la organización de los eventos (escuelas / congresos)
  • Gestión de la página web del proyecto
  • Otras actividades de comunicación y outreach

http://www.elusives.eu/home

REQUISITOS:

  • Titulación universitaria (Grado/Máster o equivalente preferiblemente en Económicas o Ciencias o Ingeniería).
  • Dominio del idioma inglés hablado y escrito
  • Preferiblemente experiencia acreditada de al menos 2 años en gestión administrativa y financiera de proyectos internacionales financiados por la Comisión Europea.
  • Manejo de aplicaciones ofimáticas (MS Office), en particular Excel y HTML.

MÉRITOS:

  • Posgrado en gestión de proyectos europeos
  • Experiencia en el mundo académico.
  • Conocimientos de otras lenguas comunitarias.
  • Conocimiento de diseño de páginas web
  • Resolución de expedientes económicos y auditorías
  • Gestión de proyectos científicos y consorcios de la UE

CARACTERÍSTICAS DEL CONTRATO:

  • Contrato laboral de  1 año ( renovable hasta fin de proyecto)
  • Salario bruto anual a convenir según perfil del candidato
  • Jornada Parcial ( 25 horas semanales)

PRESENTACIÓN DE SOLICITUDES:

Enviar CV y carta de presentación por correo electrónico a la siguiente dirección rebeca.bello@uam.es

Se realizará entrevista personal a los candidatos mejor valorados.

 

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El Instituto de Física Teórica IFT UAM-CSIC, entre los mejores centros de investigación del mundo, según Nature Index


Los últimos informes del Nature Index, indicador que elabora anualmente la prestigiosa revista Nature, ubican al IFT (Instituto de Física Teórica UAM-CSIC) en los primeros lugares de excelencia investigadora. Su valoración competitiva en este indicador figura a la altura de reconocidos centros internacionales, como el Instituto de Estudios Avanzados de Princeton, o los grupos de Física Teórica del CERN y de la Universidad de Cambridge.

Más información:

ABC

La Vanguardia

Tendencias21

Madri+d

Madrid es noticia

UAM

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CIENCIA, y yo quiero ser científico!!!


Los investigadores del Instituto de Física Teórica IFT UAM-CSIC, Juan García-Bellido, Claudia García, Javier Quilis, y Angel Uranga, han contribuido con los artículos publicados en el libro de divulgación titulado “CIENCIA, y yo quiero ser científico!!!”.

El libro puede descargarse gratis aquí

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Hardware y software en la física fundamental. ¿El tamaño importa?


Por  Javier Martín García (Investigador Predoctoral en el IFT UAM-CSIC)

Desde los tiempos de los grandes filósofos griegos, una de las mayores ambiciones intelectuales de la humanidad ha sido la de contestar a las grandes preguntas de la metafísica: ¿Qué somos? ¿De dónde venimos? ¿A dónde vamos?

Sin duda, muchas han sido las respuestas que se han dado a lo largo de la historia a este tipo de cuestiones, pero es justo decir que las únicas que parecen acercarse a la verdad son aquellas que han utilizado el método científico. “Ciencia”, sin embargo, es un concepto muy amplio y podríamos decir que cada una de sus ramas ha dado respuestas diferentes en sucesivos niveles de abstracción: desde la célebre teoría de la evolución de Darwin en el contexto de la biología, hasta el Modelo Estándar de la física de partículas.

Olvidémonos sin embargo de todos los pasos intermedios (biología, química, etc.), para tratar de dar la respuesta más básica posible a estas preguntas: la de la física fundamental. Pero, para ello, debemos empezar por formular las preguntas en los términos adecuados. Vayamos por partes.

Hardware

Cuando miramos a nuestro alrededor, inmediatamente nos damos cuenta de que existe una enorme variedad de objetos y sustancias en la naturaleza, lo que convierte la descripción del mundo en una tarea bastante ardua. Es muy natural sin embargo preguntarse si esta espectacular diversidad es la mejor respuesta posible o podemos encontrar elementos más simples en cuyos términos describir a todos los demás. Una forma más precisa, por tanto, de preguntarnos “¿qué somos?” podría ser “¿de qué estamos hechos?”.

Para un biólogo estamos hechos de órganos, de tejidos, de células… Para un químico, de agua, de calcio… Para un físico, de partículas elementales. El propio concepto de “partícula elemental” ha variado (y sigue haciéndolo) a lo largo de la historia, pero dejemos esto para más adelante y quedémonos de momento con la idea de que la respuesta de la ciencia a esta primera pregunta es de carácter descriptivo, y consiste en identificar los objetos más simples de la naturaleza. Una vez que hemos hecho esto, ya tenemos nuestro hardware. ¿Qué podemos hacer ahora con ellos?

Software

¿De dónde venimos y a dónde vamos? O, mejor dicho, ¿cuál es la dinámica del universo? Se trata de nuevo de una pregunta muy natural puesto que, como decíamos antes, identificar el hardware sólo describe la realidad presente pero no nos dice nada de su historia pasada o futura. Necesitamos que la ciencia sea predictiva. ¿Qué mantiene a las partículas elementales unidas? ¿Cómo se mueven con el tiempo? En definitiva: ¿cuál es el software de la naturaleza?

La respuesta a esta pregunta también ha cambiado a lo largo de la historia, perfeccionándose y precisándose, pero en cualquiera de sus épocas ha conformado ese concepto abstracto que conocemos como “leyes de la física”. Unas leyes que, convenientemente expresadas en el lenguaje de las matemáticas, aspiran a predecir el futuro de un sistema físico dadas sus condiciones iniciales.

¿El tamaño importa?

Como hemos dicho, la respuesta a estos interrogantes ha variado enormemente a lo largo de la historia de la ciencia, pero ¿significa esto que ahora las contestamos mejor? En parte sí, pero en la mayoría de los casos esto no implica que la respuesta anterior fuese incorrecta, sino simplemente que con el paso del tiempo hemos sido capaces de observar la naturaleza más de cerca, permitiéndonos descubrir detalles que antes no conocíamos y para los cuales han tenido que desarrollarse nuevas descripciones.

El caso del hardware es el más sencillo de comprender. Desde el atomismo filosófico de Demócrito a las partículas del Modelo Estándar (quarks, leptones, etc.), numerosos objetos de tamaño intermedio han disfrutado de su minuto de gloria bajo el título de “partícula elemental”. Es el caso, por ejemplo de los átomos de la tabla periódica de Mendeleiev en el s. XIX, o del protón, neutrón y electrón a principios del s. XX. Ha sido el avance tecnológico y experimental (microscopios, aceleradores, etc.), el que ha sido capaz de desmenuzar estos objetos cada vez más, descubriendo las nuevas partículas de las que estaban formados. El concepto de “partícula elemental”, por lo tanto, depende del tamaño al que somos capaces de mirar. Y a medida que nuestras “lupas” han sido más potentes, hemos encontrado distintas descripciones del hardware, todas ellas válidas para diferentes propósitos (no hace falta saber lo que es un quark para entender la química, o lo que es un átomo para curar la tuberculosis), pero con propiedades claramente diferentes.

 

 

Algo similar ocurre con el software. Las leyes del universo son diferentes en función de los objetos que queramos estudiar y, en particular, dependen de su tamaño. De este modo, mientras que la mecánica Newtoniana describe correctamente los fenómenos que ocurren en la escala humana, la Relatividad General es la reina de los fenómenos astrofísicos y cosmológicos, y la mecánica cuántica gobierna en el mundo de los diminutos átomos y las partículas elementales. Por eso, si le preguntamos a un físico cuáles son las leyes que rigen el mundo, lo mejor que podremos obtener es una respuesta a la gallega: “¿A qué escala?”.

Incluso dentro de cada uno de los grandes paradigmas que acabamos de citar, la importancia de cada fenómeno depende también del tamaño del sistema. De este modo, incluso dentro de la mecánica clásica parece obvio que la física de una gota de agua (en la que existe una tensión superficial muy fuerte que la mantiene unida) no es la misma que la de una masa de agua del tamaño de una piscina, con la que es imposible formar una super-gota esférica. En la mecánica cuántica existe además una versión sofisticada de esta dependencia del tamaño conocida como renormalización, que se manifiesta en el cambio de algunas cantidades como la masa o carga de las partículas, que en lugar de ser constantes se convierten en parámetros continuos dependientes de la energía a la que las sometemos en los experimentos (o lo que es lo mismo, del tamaño al que hacemos ‘zoom’ para observarlas).

En definitiva: sí, el tamaño importa, y mucho, en lo que se refiere a las leyes de la física, y es gracias a esto que el mundo tiene la riqueza de estructuras que podemos observar. De no ser así, el universo tendría la misma pinta a las escalas cosmológicas que a las atómicas, dando lugar a una física bastante aburrida y sin duda incompatible con la vida.

Por supuesto, como toda regla, ésta también tiene excepciones y en ocasiones es posible encontrar sistemas concretos en la naturaleza en los que el tamaño no importa. Las teorías que describen estos sistemas se denominan Teorías Conformes de Campos (o CFT por sus siglas en inglés) y, pese a su rareza, juegan un papel fundamental en la investigación en física fundamental.

Dos hardwares y un destino

En resumen, dependiendo del tamaño de cada fenómeno, el universo se nos presenta en formas diferentes de hardware y software, siendo el trabajo de los científicos el de aplicar la descripción más útil en cada una de estas escalas. Pero el universo aún esconde muchas más sorpresas para nosotros, y es que a veces una misma ley matemática describe dos o más sistemas físicos totalmente diferentes en tamaño y componentes. Dicho de otro modo, el mismo software se puede emparejar con dos o varios hardwares distintos.

Un ejemplo conocido de este fenómeno aparece cuando estudiamos el denominado ‘modelo de Ising’ que describe un sistema de partículas dispuestas en forma de cuadrícula con espines hacia arriba o hacia abajo y unas ciertas interacciones con sus vecinas más próximas. Se trata de uno de los sistemas más sencillos que se pueden estudiar en mecánica cuántica y es útil para comprender fenómenos como el ferromagnetismo. La sorpresa aparece cuando nos damos cuenta de que las ecuaciones dinámicas de este modelo, a una cierta temperatura crítica, son idénticas a las que describen el comportamiento del agua hirviendo en ciertas condiciones de presión y temperatura denominadas “punto crítico”. Es decir, un sistema cuya descripción microscópica en principio no tenía nada que ver con el modelo de Ising, está gobernado por las mismas leyes. Y ésta no es la única sorpresa. Estas ecuaciones dinámicas que describen dos sistemas de naturaleza diferente corresponden además a una de esas misteriosas teorías a las que no les importa el tamaño: ambos sistemas están descritos por una Teoría Conforme de Campos.

El modelo de Ising (izquierda) y la transición de fase en el punto crítico del agua (derecha) están descritos por la misma Teoría Conforme de Campos.

 

Esta ‘coincidencia’, que en la mecánica estadística se conoce con el nombre de universalidad, es un ejemplo de la existencia en la naturaleza de softwares tan versátiles que son capaces de describir sistemas con hardwares completamente diferentes. De forma general, cuando esto ocurre en física, decimos que hemos encontrado una dualidad entre dos teorías.

Debido a su fascinante y misterioso origen y su enorme utilidad como herramienta de cálculo, las dualidades han jugado, en las últimas décadas, un papel vital en la investigación en física fundamental, permitiéndonos estudiar y comprender en profundidad numerosos sistemas físicos en campos tan diversos como la física de materiales o la teoría de cuerdas.

Gravedad cuántica

Podrían escribirse libros y libros sobre las dualidades en física, pero terminaremos en esta última sección recordando una de las más fascinantes de todas. Como explicamos en un post anterior, una propuesta del  premio Nobel Geradus t’Hooft sugería la equivalencia entre ciertos sistemas con gravedad cuántica y sistemas de partículas sin gravedad en una dimensión menor. Este principio holográfico, inicialmente tan sólo motivado por un mero argumento heurístico, cobró forma años después cuando Juan Maldacena puso sobre la mesa un ejemplo en el que la dualidad se podía observar y calcular de forma explícita, y que constituye de hecho la única definición precisa existente de lo que entendemos por una teoría cuántica de la gravedad. Al igual que le ocurría al modelo de Ising, el software de la gravedad cuántica de Maldacena y su dual resultó no ser un software cualquiera, sino ¡de nuevo una Teoría Conforme de Campos!, dando así el apellido a esta dualidad, conocida como la conjetura AdS/CFT.

Los detalles de ésta y otras dualidades están lejos de ser comprendidos completamente, pero sin duda es un apasionante campo de investigación que ha dado y dará muchos quebraderos de cabeza a los físicos teóricos. ¿Existirán más dualidades que puedan esclarecer los principios de la gravedad cuántica? ¿Las Teorías Conformes serán realmente claves para la resolución de este problema y por tanto será la gravedad cuántica una ley de la naturaleza a la que no le importa el tamaño? Quizá aquella física igual para todas las escalas resulte no ser tan aburrida al fin y al cabo, y esconda aún más sorpresas por descubrir de las que ahora podemos imaginar.

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Opening for Severo Ochoa PhD positions at the IFT


There is a new opening for PhD positions at the IFT, funded by the Severo Ochoa Excellence Center grant.

Candidates are expected to carry out a PhD in one of the strategic research lines of the IFT, which include particle phenomenology, astroparticle physics, nuclear theory, string theory, gravitation and cosmology, lattice and quantum field theory, and quantum information theory. They should have an excellent academic track record, and are expected to hold an academic degree that grants access to a PhD program at the time of formalisation of the contract.

Interested candidates should apply in the
ONLINE APPLICATION
The deadline for applications is March 2nd 2018 at 15:00

The fellowships will cover a three-year period, with possibility of a fourth year. This includes a competitive salary and full health insurance. Selected candidates will be included in IFT grants, which provide additional funds for scientific visits, attendance to advanced schools and workshops, and other training activities.

IFT is an equal opportunity institution. Applications to this program by female scientists are particularly encouraged.

Should you need any further information or assistance concerning the application, please contact the IFT at severoochoa.ift@uam.es

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Cómo sabemos lo (poco) que sabemos de la materia oscura


Por Javier Coronado Blázquez (Investigador Predoctoral en el IFT UAM-CSIC)

El llamado modelo cosmológico estándar ΛCDM es uno de los grandes logros científicos y conceptuales de la Humanidad. Es un modelo enormemente exitoso, que parte de la Relatividad General de Einstein e introduce una forma de energía oscura como una constante cosmológica (Λ), que supone aproximadamente el 70% del contenido energético del Universo, y una componente de materia oscura fría (Cold Dark Matter – CDM), que da cuenta de un 25%. Sólo el 5% restante es lo que vemos en forma de luz y materia.

Aquí vamos a intentar entender por qué sabemos que el universo contiene esta componente de materia oscura, y cómo, a pesar de desconocer en gran medida su naturaleza, sí que sabemos unas cuantas cosas.

¿Frío, caliente, o todo lo contrario?

Cuando decimos que la materia oscura es fría nos estamos refiriendo a su energía. Intuitivamente la energía y la temperatura son conceptos análogos, por lo que algo que contenga poca energía no estará muy caliente.

De la misma manera, también podemos visualizar cómo un fluido de partículas que se muevan a gran velocidad tendrá más energía que uno en el que las partículas se muevan más despacio. Por ello, existe una estrecha relación entre energía, temperatura y velocidad.

Ahora imaginemos una lavadora. Si el tambor empieza a girar muy despacio, la ropa va cayendo constantemente y amontonándose en la parte de abajo. Sin embargo, cuando empieza a girar muy rápido, la fuerza centrífuga hace que la ropa no esté amontonada, sino que esté pegada a las paredes, haciendo imposible que “colapse”.

Aunque la realidad es mucho más compleja, la formación de estructuras como galaxias en la naturaleza es parecida a la ropa en la lavadora: la materia oscura colapsa, formando pozos gravitatorios de enorme masa que atraen a la materia visible, formándose por colapso estrellas, planetas y demás.

Al igual que si la energía del tambor de la lavadora (o su velocidad) era muy alta las prendas no se amontonaban unas sobre otras, si la materia oscura tiene una velocidad muy alta no puede colapsar y, por tanto, no atraerá materia ordinaria, por lo que no tendremos galaxias.

De aquí surge el concepto de materia oscura “fría”, en oposición a la materia oscura caliente (Hot Dark Matter – HDM). Cuanto más fría esté la materia oscura, más fácil es que colapse y que atraiga materia ordinaria, por lo que más nivel de estructura (galaxias, cúmulos, etc.) tendremos. También se propuso la materia oscura “templada” (Warm Dark Matter – WDM), una opción intermedia entre ambos escenarios.

Formación de estructuras: Según la temperatura de la materia oscura, tendremos más o menos nivel de estructura. En la imagen, simulación cosmológica de materia oscura. De izquierda a derecha, HDM (caliente), WDM (templada) y CDM (fría). La fila de arriba corresponde a un tiempo primitivo y la fila de abajo, al tiempo actual. (crédito: http://burro.case.edu/Academics/Astr222/Cosmo/Structure/darkmatter.html)

Al realizar simulaciones, como la de la imagen anterior, la única manera de reproducir las observaciones es introducir una componente de materia oscura fría. Si las simulaciones se realizan con materia oscura caliente, no se obtiene la estructura del Universo.

De todo esto, además, se deduce que la materia oscura debe ser realmente una forma de materia, es decir, debe tener masa, puesto que siente la gravedad y colapsa. Si fuera una partícula sin masa, como el gravitón o el fotón, debería tener siempre una velocidad igual a la de la luz, lo que está en contra de las bajas velocidades requeridas.

Nunca positivo, nunca negativo

Es posible que el nombre “materia oscura” nos sugiera algo así como una partícula negra, pero lo más correcto sería haberla llamado materia transparente o invisible.

Esta componente del Universo es oscura en el sentido de que no podemos verla. Pero ver algo significa que ese algo está emitiendo o reflejando luz, fotones. No por ello significa que tengamos que verlo con nuestros propios ojos, puesto que nuestro rango de visión (la parte del espectro electromagnético conocido como óptico o visible) es muy limitado, pero en alguna longitud de onda deberíamos ver una señal.

Sin embargo, no vemos nada. Esto quiere decir que la materia oscura es verdaderamente transparente: no interactúa con fotones. Como la base del electromagnetismo es el intercambio de fotones, si la materia oscura estuviese cargada dispersaría luz. Por tanto, debe ser neutra.

Si un fotón con una cierta energía impacta contra, por ejemplo, un electrón, ambas partículas interactuarán y según su energía, ángulo de colisión, etc. darán lugar a diversos procesos, que pueden llevar incluso a la creación de otras partículas. Pero cuando un fotón incide sobre una partícula de materia oscura, simplemente pasa de largo.

Interacciones. En la primera animación, interacción inelástica entre dos partículas, en la que una es destruida. En la segunda, una partícula de materia oscura se cruza con una partícula ordinaria, sin interactuar con ella. (créditos: https://www.symmetrymagazine.org/article/speak-physics-what-is-a-cross-section)

Prohibido tocar

Cuando dos partículas interactúan, uno de los parámetros más importantes es la sección eficaz de colisión. Al igual que en las animaciones anteriores, podemos imaginar que las dos partículas son bolas de billar. Cuando tiramos una contra otra, no es necesario que choquen frontalmente, puesto que, aunque choquen lateralmente, eso basta para iniciar el movimiento. Cuanto más grande sean las bolas, más fácil es que impacten. El área efectiva en el que pueden impactar es la sección eficaz, y se define de forma análoga para la interacción de partículas.

En sistemas muy dominados por materia oscura, como el Cúmulo de galaxias de la Bala, se observa que estas partículas apenas interactúan entre ellas. Este cúmulo en realidad son dos cúmulos chocando, y podemos distinguir tres componentes: objetos compactos, como las estrellas, objetos difusos, en forma de gas (que, en términos de masa, forma la mayor parte), y la materia oscura, medida por efecto de lente gravitacional, consistente en la deflexión de la luz de galaxias al fondo al atravesar la enorme masa de materia oscura que hay entre ellas y nosotros.

Lo que se observa es que las estrellas no chocan entre sí (es muy improbable que se produzca este tipo de colisión), pero el gas de ambos cúmulos interactúa entre sí y se frena, calentándose por fricción y emitiendo en rayos X. Sin embargo, ambas componentes de materia oscura, cada una de un cúmulo, se atraviesan sin apenas modificar su movimiento, es decir, “no se ven”. Esto quiere decir que prácticamente no interactúan, como sí hace el gas.

Cúmulo de la Bala. A la izquierda, imagen superpuesta del gas caliente (rosa) y frío (azul). A la derecha, mapa de distribución de masa. En rojo, el gas caliente; en azul, gas frío, y las líneas verdes son contornos de densidad de materia oscura. Se observa cómo la materia oscura se ha atravesado manteniendo la estructura radial de cada cúmulo de forma independiente, mientras que el gas ha interactuado al chocar ambos cúmulos (créditos -https://arstechnica.com/science/2015/03/colliding-galaxy-clusters-offer-stongest-case-yet-for-dark-matter/ https://physics.stackexchange.com/questions/48727/does-conformal-gravity-explain-the-bullet-cluster-lensing-effects)


Cuanta menor sea la masa de estas partículas, mayor debe ser su número para dar cuenta de ese 25% de contenido en energía del Universo. Sin embargo, cuantas más partículas haya, mayor será también la probabilidad de que interactúen entre ellas en zonas de alta densidad de materia oscura, siendo necesario un compromiso entre la sección eficaz y la masa.

En general, se dice que la materia oscura es prácticamente “collisionless”, es decir, que no experimenta colisiones. Esto, a su vez, implica que su recorrido libre medio (la distancia media que puede recorrer una partícula antes de sufrir una interacción que altere su trayectoria) sea enorme.

Sobreviviré

Una de las mayores fuentes de información sobre la abundancia de materia oscura es el fondo cósmico de microondas (Cosmic Microwave Background – CMB). Sin entrar en detalles, este fondo es nuestra primera fotografía del Universo, cuando tenía 380.000 años (un 0.003% de su edad actual), al dejar de ser opaco. A pesar de ser el mejor cuerpo negro (emisor térmico ideal) del Universo, exacto en una parte por millón, experimentos como WMAP o Planck nos permiten medir sus anisotropías. Para ajustar los datos con un modelo teórico, éste debe contener necesariamente una componente de materia oscura.

Anisotropías del CMB. Los datos medidos por la sonda WMAP son los puntos rojos. Las distintas curvas implican distinto contenido de materia oscura. La curva superior asume que no existe materia oscura, con un pobre ajuste a los datos, mientras que la línea continua asume la proporción de ΛCDM, con un excelente acuerdo (crédito – https://ned.ipac.caltech.edu/level5/March10/Garrett/Garrett3.html).

Además, en otras mediciones del Universo actual, como en las curvas de rotaciones de las galaxias, seguimos viendo el efecto de la materia oscura. En este caso, se mide la velocidad de rotación de las estrellas de una galaxia y se observa que, en lugar de caer como se esperaría por gravitación Newtoniana, la velocidad es aproximadamente constante al alejarnos del centro. Esto indica que existe mucha más materia de la que vemos en forma visible.

Curva de rotación de NGC 3198. Según la 3ª ley de Kepler, esperaríamos que las estrellas rotaran según la curva “disk”. Sin embargo, las medidas (puntos negros) indican que la distribución de velocidades es plana. Esto indica la existencia de una segunda componente, la curva “halo” de materia oscura, que se suma a la “disk”. (Crédito – http://physicsanduniverse.com/galaxy-rotation-curve-dark-matter/).

Ambos efectos nos llevan a discutir la estabilidad de la materia oscura, como la de muchas partículas. Por ejemplo, el neutrón tiene una vida media de unos 15 minutos, y todos aquellos neutrones en el Universo primitivo que no formaron un átomo estable al cabo de esos 15 minutos se desintegraron.

Si la materia oscura no fuera estable y se desintegrara rápidamente, podríamos ver su influencia en el CMB pero no en las curvas de rotación de nuestros días. Al contrario que el neutrón, no puede formar átomos ya que no siente la fuerza nuclear fuerte. Esto indica que, sea lo que sea, debe ser una partícula estable y sobrevivir hasta nuestros días, con una vida media al menos igual a la edad del Universo (13.800.000.000 años).

Uno de los primeros candidatos a materia oscura fueron los neutrinos, ya que son partículas masivas (pero muy poco), sin carga, casi no interactuantes y estables. Lamentablemente al tener tan poca masa su velocidad es demasiado alta, y no cumplen la condición de “fríos”. Además, la abundancia inferida, por ejemplo a partir del CMB, es una ínfima parte de la necesaria para dar cuenta de toda la materia oscura.

En resumen, aunque a día de hoy no tengamos ni una remota idea de la masa o sección eficaz de la materia oscura, ni siquiera si es una partícula (existen otras teorías alternativas como por ejemplo que está constituida por los agujeros negros primordiales), sí que tenemos una serie de fuertes requisitos, que cualquier nueva teoría que intente explicar la materia oscura deberá cumplir.

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¿Cuál es tu fórmula favorita?


 

 

 

 

Explícanos cuál es tu fórmula favorita, contestando este mensaje en Twitter

El mejor tuit de esta semana ganará una exclusiva taza del Instituto de Física Teórica IFT UAM-CSIC!

Anunciaremos el ganador el próximo jueves, día 25 de enero a las 15h !!!

 

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