rompecabezas cosmológico: Se dice que el campo magnético de la Tierra detecta materia oscura
¿El campo magnético de la Tierra como detector gigante? Los físicos utilizan las redes de sensores existentes para detectar evidencia de materia oscura.
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El campo magnético de la Tierra podría actuar como un detector de partículas gigante.
¿En qué consiste la misteriosa materia oscura que constituye aproximadamente una cuarta parte de nuestro universo? Los investigadores han encontrado ahora una forma inusual de responder a esta pregunta: el campo magnético de la Tierra podría servir como un enorme sensor con el que se podrían detectar estas misteriosas partículas. Como describe un equipo dirigido por Ariel Arza de la Universidad Normal de Nanjing en la revista «Physical Review Letters», el campo magnético de la Tierra puede contener rastros de materia oscura.
Como sugiere el nombre, la materia oscura aún no es visible para los expertos. Las misteriosas partículas sólo pueden interactuar muy débilmente con su entorno, por lo que probablemente no lleven ninguna carga eléctrica o sólo tengan una muy débil. Existen varias teorías sobre lo que realmente podría ser la materia oscura: fotones oscuros, neutrinos estériles, axiones… La imaginación de los investigadores casi no tiene límites. Incluso son concebibles partículas ultraligeras con sólo una fracción de la carga del electrón. Y ahora el equipo de Arza quiere localizarlos.
Estas partículas podrían destruirse entre sí en el campo geomagnético del planeta y luego generar una corriente eléctrica con su propio campo magnético. Aunque sería aproximadamente un millón de veces más pequeño que el de la Tierra, sería detectable mediante fluctuaciones temporales características. Cuanto más ligeras sean las partículas hipotéticas, más fuerte debería ser la señal.
Los expertos no lanzaron nuevos experimentos elaborados para buscar pistas, pero pudieron confiar en los sensores existentes. Para ello utilizaron, entre otros, datos del proyecto de investigación SuperMAG, que utiliza alrededor de 500 estaciones de medición en todo el mundo para la determinación detallada del campo magnético terrestre. Estos se instalaron originalmente para monitorear la actividad geomagnética.
La evaluación de los datos presentó al equipo desafíos particulares. Los investigadores tuvieron que filtrar el ruido natural del campo magnético terrestre, ya que el campo magnético se ve perturbado por los vientos solares, las corrientes ionosféricas y las actividades humanas. Para ello, desarrollaron un sofisticado método de análisis que utiliza el patrón espacial característico de la señal sospechosa, una especie de huella digital que debería extenderse por toda la superficie de la Tierra. Pero los expertos no han encontrado ningún rastro de tal señal.
Pero esto permitió al equipo establecer las limitaciones más precisas hasta el momento sobre la posible carga eléctrica de las partículas de materia oscura. Si tiene una masa de 10–18 hasta las 10–14 electrón voltio (una unidad de masa comúnmente utilizada en la física de partículas), los investigadores lograron refinar las limitaciones de carga anteriores en más de 13 órdenes de magnitud: las partículas, por lo tanto, solo deberían tener una carga eléctrica de menos de 10–30-veces la carga del electrón.
El nuevo trabajo muestra cómo los fenómenos naturales pueden utilizarse como detectores de física fundamental, lo que abre posibilidades completamente nuevas. A diferencia de los experimentos de laboratorio, donde la intensidad de la señal está limitada por el tamaño del detector, los investigadores de este trabajo se beneficiaron del enorme radio de la Tierra. Si esta versión de materia oscura con carga extremadamente débil realmente existe, mediciones más precisas del campo magnético de la Tierra podrían permitir su descubrimiento.
Arza, A. et al., Cartas de revisión física 10.1103/8xqd-dbrz, 2026
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