Todo sobre la misteriosa quinta fuerza de la naturaleza (¿está equivocado el modelo actual?)

El universo está gobernado por cuatro fuerzas fundamentales: la gravedad (la fuerza de atracción entre masas, que rige el movimiento de planetas, estrellas y galaxias), el electromagnetismo (que es la fuerza responsable de la electricidad, el magnetismo y la luz, que afecta a las partículas cargadas y la interacción de los campos electromagnéticos) y las fuerzas nucleares fuerte y débil (la primera es la fuerza que une a los protones y neutrones en los núcleos atómicos, la más fuerte de las cuatro fuerzas a distancias cortas y la segunda es la fuerza responsable de la desintegración radiactiva y las interacciones de neutrinos, que desempeña un papel crucial en los procesos nucleares).

Modelo cosmológico actual

Todas estas fuerzas dan forma al comportamiento de la materia y la energía, desde las partículas subatómicas más pequeñas hasta las estructuras cósmicas más grandes. De lo micro a lo macro. Sin embargo, la tentadora posibilidad de una quinta fuerza de la naturaleza ha intrigado a los físicos durante décadas… ¿estamos más cerca de descubrirla y de afirmar que el modelo cosmológico actual es erróneo?

Los nuevos datos

Un equipo de investigación internacional dirigido por Yu-Dai Tsai, astrofísico del Laboratorio Nacional de Los Álamos (LANL) ha utilizado los datos de seguimiento del asteroide Bennu, cuyas muestras de polvo y rocas fueron exitosamente recuperadas en 2023 por la misión OSIRIS-REX de la NASA, para investigar la posible existencia de una quinta fuerza fundamental en el universo.

“Interpretar los datos que vemos del seguimiento de Bennu tiene el potencial de aumentar nuestra comprensión de los fundamentos teóricos del universo, lo que podría renovar nuestra comprensión del Modelo Estándar de la física, la gravedad y la materia oscura”, explicó Yu-Dai Tsai, líder del trabajo que publica la revista Communications Physics. “Las trayectorias de los objetos a menudo presentan anomalías que pueden ser útiles para descubrir nueva física”.

¿Una nueva física?

Parece que la supuesta quinta fuerza fundamental del universo podría ser desvelada en nuestro vecindario cósmico cercano, ya que los astrónomos sugieren en su estudio que examinar de cerca los asteroides en nuestro sistema solar podría ayudar a investigar la presencia de una nueva partícula que compone la materia oscura, esa sustancia invisible que se estima constituye el 85 por ciento de toda la masa del universo.

Los asteroides cercanos a la Tierra como Bennu son monitoreados de cerca, en parte con fines de defensa planetaria. Y la trayectoria de este asteroide ha sido estrictamente restringida gracias a los datos ópticos y de radar desde su descubrimiento en 1999; gracias a la misión OSIRIS-REx los datos disponibles mejoraron aún más.

"Las estrictas restricciones que hemos logrado se traducen fácilmente en algunos de los límites más estrictos jamás establecidos para las quintas fuerzas de tipo Yukawa", comentó Sunny Vagnozzi, profesor asistente en la Universidad de Trento en Italia y coautor del estudio. "Estos resultados resaltan el potencial del seguimiento de asteroides como una herramienta valiosa en la búsqueda de bosones ultraligeros, materia oscura y varias extensiones bien motivadas del Modelo Estándar".

La trayectoria de un cuerpo celeste, como un asteroide, está determinada por la gravedad y otras fuerzas. Comprender estas trayectorias puede desvelar misterios, especialmente cuando aparecen anomalías.

Al examinar la trayectoria de Bennu y crear los modelos pertinentes, el equipo estableció límites en cuanto a la posibilidad de una quinta fuerza fundamental y consideró el papel de una posible partícula intermediaria, como un bosón extremadamente ligero, en el contexto de esa fuerza.

Si existiera esta quinta fuerza de la naturaleza (que une la gravedad, el electromagnetismo y las interacciones nucleares fuerte y débil) iría más allá del alcance de nuestro Modelo Estándar de la física. Esto significa que la investigación en torno a la quinta fuerza y las partículas extremadamente ligeras que podrían explicar la materia oscura que falta en el universo sigue en marcha. Aunque este estudio no ha logrado identificar la quinta fuerza, proporciona más evidencia de cómo las observaciones precisas pueden desvelar lo que permanece oculto en el universo y cómo los asteroides pueden jugar un papel crucial en este proceso.

¿Cómo resolver este entuerto? Para avanzar en esta teoría de la posibilidad de que una forma de materia oscura podrían ser los bosones ultraligeros, unas partículas con masas inferiores a una milmillonésima parte de un electrón, los investigadores planean dirigir sus ojos a Apophis, otro asteroide cercano a la Tierra que se espera que pase por nuestro planeta en un acercamiento cercano en 2029. Apophis fue descubierto el 19 de junio de 2004 por astrónomos que se encontraban realizando observaciones desde el Observatorio Nacional Kitt Peak en Arizona. Inicialmente, la trayectoria del asteroide sugería una probabilidad significativa de impacto con la Tierra durante su aproximación en 2029, lo que captó la atención y la preocupación en todo el planeta. Aunque se ha descartado su colisión, sí que es cierto que esta roca espacial pasará ‘bastante cerca’ de la Tierra.

Referencias: