Una nueva teoría sugiere que la materia oscura son reliquias congeladas de partículas lumínicas

Una nueva teoría sobre la materia oscura, propuesta por los físicos Guanming Liang y Robert Caldwell de Dartmouth College, sugiere que este misterioso componente del universo podría ser el resultado de partículas sin masa que, poco después del Big Bang, se enfriaron y adquirieron masa, convirtiéndose en los “restos congelados” de partículas que alguna vez viajaron a la velocidad de la luz.

Según informó Science Alert, esta hipótesis desafía la visión tradicional de la materia oscura y abre la puerta a nuevas formas de identificar su origen.

Durante décadas, la materia oscura ha representado uno de los mayores enigmas de la física moderna. Aunque su existencia se infiere por la forma en que las galaxias rotan y por la gravedad adicional que ejerce en el universo, su naturaleza y origen han permanecido ocultos. Liang y Caldwell, de Dartmouth College, han desarrollado una teoría que parte de la idea de que, tras el Big Bang, el universo estaba repleto de partículas sin masa y de alta energía, similares a la luz, que se desplazaban a velocidades extremas.

Con el paso del tiempo, estas partículas habrían colisionado y perdido energía, lo que les permitió adquirir masa y transformarse en materia oscura. “Nuestra teoría trata de explicar cómo pasó de ser luz a ser grumos”, explicó Caldwell en declaraciones recogidas por Science Alert. Esta propuesta contrasta con la concepción habitual de la materia oscura como “grumos fríos y silenciosos” que otorgan masa a las galaxias.

La visión predominante hasta ahora describía la materia oscura como cúmulos de materia fría y lenta, invisibles pero fundamentales para la estructura del cosmos. Sin embargo, la teoría de Liang y Caldwell plantea que, en los primeros instantes del universo, existía una “niebla” de partículas de alta energía que, al interactuar y enfriarse, dieron lugar a la materia oscura que hoy influye en la formación de galaxias.

De acuerdo con Science Alert, este enfoque resulta “totalmente antitético” respecto a las ideas previas, ya que propone que la materia oscura no surgió como fragmentos fríos desde el inicio, sino como el resultado de un proceso de enfriamiento y adquisición de masa por parte de partículas originalmente sin masa.

Para fundamentar su hipótesis, los investigadores recurrieron a modelos matemáticos inspirados en el trabajo de Nambu y Jona-Lasinio sobre la síntesis de nucleones. En este contexto, una clase particular de partículas conocidas como fermiones de Dirac podría asociarse de manera similar a como los electrones forman pares de Cooper en los superconductores. Esta analogía permite comprender cómo, en el universo temprano, ciertas partículas de alta energía pudieron “congelarse” al perder energía y adquirir masa.

Liang destacó la importancia de este proceso: “La parte más inesperada de nuestro modelo matemático fue la caída de energía que conecta la alta densidad energética con la baja energía grumosa”. Según el reporte de Science Alert, el modelo sugiere que no se requiere actividad exótica para explicar la aparición de estas partículas lentas y oscuras, ya que el fenómeno es comparable a procesos conocidos en la física de materiales.

La teoría de Liang y Caldwell no solo ofrece una explicación para la aparición de la materia oscura, sino que también aborda el destino de la energía en el universo primitivo. El modelo propuesto explica cómo la densidad de energía, inicialmente muy alta, pudo disminuir hasta los niveles observados en la actualidad, permitiendo la formación de estructuras cósmicas.

“Las estructuras obtienen su masa debido a la densidad de la materia oscura fría, pero también debe existir un mecanismo por el cual la densidad de energía disminuya hasta acercarse a lo que vemos hoy”, señaló Liang, según Science Alert. Esta perspectiva aporta una posible respuesta a la pregunta de dónde fue a parar gran parte de la energía presente en los primeros momentos del cosmos.

Uno de los aspectos más destacados de la propuesta es su simplicidad. Liang subrayó que “el modelo matemático de nuestra teoría es realmente hermoso porque es bastante simple”, y añadió que no es necesario incorporar elementos complejos para que funcione. Esta sencillez, según los autores, facilita la posibilidad de someter la teoría a pruebas empíricas.

A diferencia de otras hipótesis sobre la identidad de la materia oscura, la de Liang y Caldwell podría comprobarse utilizando datos ya disponibles. Science Alert detalló que las transformaciones de partículas de alta energía a estados fríos y lentos dejarían una huella en el fondo cósmico de microondas, la radiación remanente del universo primitivo. Detectar ciertos patrones en este fondo permitiría identificar si los fermiones de Dirac propuestos constituyen, al menos en parte, la materia oscura.

“Es emocionante. Estamos presentando un nuevo enfoque para pensar y posiblemente identificar la materia oscura”, afirmó Caldwell en declaraciones recogidas por Science Alert. Los autores consideran que la clave para validar su teoría podría encontrarse en el análisis detallado del fondo cósmico de microondas, lo que permitiría buscar las señales específicas que predice su modelo.

La información publicada por Science Alert concluye que, si bien la teoría aún debe ser comprobada, su carácter novedoso y la posibilidad de verificación con datos existentes la convierten en una propuesta relevante para la física contemporánea y el estudio del universo.