¿Y si el Universo escondiera todo un mundo paralelo? Descubre qué son los fotones oscuros, qué señales intrigantes han encontrado los científicos y por qué todavía no podemos cantar victoria. ¡La búsqueda de nueva física apenas comienza! #Ciencia #Física #Universo
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0:00 - El modelo estándar y sus problemas
4:49 - El sector oscuro y los fotones oscuros
9:31 - Búsqueda en resonadores y señal TASEH
11:47 - El experimento FELIX y sus señales
16:52 - Señales geomagnéticas y conclusiones
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TecnologíaTranscripción
00:00Resultados bastante intrigantes de varios experimentos están siendo activamente discutidos
00:04en este momento en la comunidad de físicos. Dos grupos independientes de investigadores
00:09anunciaron que obtuvieron datos experimentales que podrían ser una confirmación de la existencia
00:15de los llamados fotones oscuros, lo que a su vez podría indicar la existencia del llamado
00:21sector oscuro o como también se le llama sector oculto del universo. ¿Qué son los fotones oscuros
00:27y el sector oculto? ¿Cómo los científicos intentan descubrir todo esto? ¿Qué es exactamente
00:31lo que buscan en los experimentos dedicados a este tema? ¿Y qué es exactamente lo que
00:35encontraron en los experimentos que se están discutiendo? Lo vamos a analizar en nuestro
00:39video de hoy. Hasta el momento, conocemos bastante bien cómo está estructurado el universo a
00:44nivel de partículas elementales. Tenemos una teoría muy buena conocida como el modelo estándar.
00:51Esta teoría une 12 tipos de partículas elementales conectadas por tres interacciones fundamentales,
00:56además del llamado mecanismo de Higgs que es responsable de que algunas partículas elementales
01:02tengan masa. Y esta teoría sorprendentemente describe muy bien prácticamente todos los
01:07fenómenos observados. Sin embargo, los físicos sospechan que en el universo podría existir algo
01:13más, algo que no está descrito por el modelo estándar, una nueva física que aún tenemos que
01:20descubrir y estudiar. Hay razones para tales sospechas tanto teóricas como experimentales
01:26y observacionales. Uno de los fenómenos más conocidos de este tipo es la materia oscura,
01:32una sustancia invisible que llena el universo, cuya gravedad mantiene unidas a las galaxias y
01:37los cúmulos galácticos. Vemos la influencia gravitacional de esta sustancia, pero no la vemos a ella
01:43misma. Y lo que es peor, parece que esta materia oscura no puede estar compuesta por las partículas
01:49conocidas del modelo estándar. Cabe mencionar que existen hipótesis sobre la naturaleza de
01:54la materia oscura que no requieren de una sustancia. Son propuestas que van más allá
01:57del modelo estándar. Y algunos físicos incluso creen que no existe la materia oscura. Y los
02:02efectos gravitacionales que observamos, que se interpretan como consecuencia de la presencia
02:06de masa oculta en el universo, podrían explicarse por la imperfección de nuestro conocimiento
02:10sobre la gravedad en sí misma. Sin embargo, tampoco se puede descartar la posibilidad de que
02:15exista materia oscura compuesta por partículas que no están descritas por el modelo estándar.
02:21Otro ejemplo de un problema no resuelto en el modelo estándar es el llamado problema de las
02:25masas de los neutrinos. Hablamos de esto con más detalle en uno de nuestros videos anteriores.
02:30Según nuestra comprensión de cómo las partículas elementales obtienen masa gracias al mecanismo de
02:36Higgs, los neutrinos simplemente no deberían tener masa, sin embargo, la tienen. Una de las
02:41explicaciones de este fenómeno incluye la suposición de la existencia de otro tipo de
02:45partículas, los llamados neutrinos estériles que no están descritos por el modelo estándar. Y otra
02:50explicación es la existencia de un mecanismo adicional por el cual las partículas adquieren
02:55masa que también está fuera de este modelo. Y aunque el problema de las masas de los neutrinos
03:00también tiene una posible solución que no requiere ampliar el modelo estándar, para los físicos esto
03:05es una razón adicional para pensar que este modelo no está completo. El tercer fenómeno es el llamado
03:09problema de Zippe fuerte, de las ecuaciones de la cromodinámica cuántica, es decir la teoría
03:14cuantitativa de la interacción nuclear fuerte se deduce por ejemplo que el neutrón debería tener
03:19un momento dipolar eléctrico. En pocas palabras una de sus mitades debería estar cargada positivamente
03:25y la otra negativamente. Los experimentos muestran que el neutrón no tiene momento dipolar eléctrico y
03:32eso requiere una explicación. La explicación es la siguiente, en la fórmula de la cromodinámica
03:38cuántica hay un término cuya presencia debería darle al neutrón un momento dipolar. Este término
03:43entra con un coeficiente teta y todo tiene sentido si decimos que este coeficiente es cero. Sin embargo,
03:50aquí surge otro problema, necesitamos explicar por qué es igual a cero. Claro, podríamos decir que
03:55simplemente así está hecho el universo, pero los físicos entienden perfectamente que esa respuesta es
04:00solo una manera elegante de decir no lo sabemos. Como resultado, se propuso la llamada hipótesis de
04:06Pexey-Quinn sobre la existencia en el universo de lo que se llama el campo de acciones que actúa
04:10sobre las partículas que participan en la interacción fuerte de tal manera que el parámetro
04:15teta resulta ser igual a cero. Esto es parecido a la historia de cómo las partículas elementales
04:20obtienen masa. Para explicar por qué sus masas NO son iguales a cero, inventamos el campo de Higgs.
04:27Aquí, por el contrario, necesitamos un nuevo campo hipotético para anular el parámetro que no
04:31necesitamos. Entonces, tanto el campo de acción como su cuánto, el acción, son objetos que están
04:38fuera del modelo estándar. La lista podría continuar por mucho tiempo adentrándonos en áreas cada vez
04:43más específicas de la física de partículas elementales, pero creo que no lo haré. La idea,
04:48creo, ya está clara. Si un fenómeno aparentemente no se explica por las causas que conocemos,
04:54entonces es apropiado suponer la existencia de partículas, campos, interacciones desconocidas y
04:59cosas por el estilo. Mi hundo que nos rodea literalmente está lleno de partículas, campos
05:04e interacciones desconocidas para nosotros. Entonces, ¿por qué no los vemos por todas partes?
05:08La masa de esa misma materia oscura, según las estimaciones de los astrofísicos, debe ser
05:12aproximadamente 5 o 6 veces mayor que la masa de la materia visible. Y sin embargo, la materia
05:16común compuesta de átomos, es decir, en última instancia de quarks y electrones descritos por el
05:20modelo estándar, la vemos en todas partes. Pero la materia oscura, los físicos la han estado buscando
05:26durante décadas, pero hasta ahora todavía no la han encontrado. Los físicos responden a esta
05:31pregunta así. ¿Es posible que las partículas y los campos más allá del modelo estándar estén
05:36organizados de tal manera que sólo interactúan entre sí y no afectan, o casi no afectan, a las
05:41partículas e interacciones del modelo estándar? ¿Esto realmente podría funcionar? Un ejemplo de una
05:46situación similar son los mismos neutrinos. Ellos no participan ni en la interacción electromagnética
05:51ni en la interacción nuclear fuerte, y por eso durante mucho tiempo no supimos nada sobre su
05:55existencia en absoluto. Sabemos sobre los neutrinos sólo porque participan en la llamada
06:00interacción nuclear débil, que es débil y no sólo por su nombre, y por eso la detección de neutrino
06:06representa una tarea bastante complicada para la cual se utilizan detectores gigantescos y sumamente
06:11complejos. Pero los neutrinos estériles mencionados anteriormente, si es que existen, tampoco participan en
06:17la interacción nuclear débil y por eso son prácticamente indetectables para nosotros. Incluso si literalmente
06:24estamos nadando en un mar de neutrinos estériles, prácticamente no tendríamos manera de saberlo.
06:29En teoría, también son posibles otras partículas que no participan en las tres interacciones
06:34fundamentales del modelo estándar, pero que sí participan en otras, sus propias interacciones,
06:39las cuales a su vez no afectan a las partículas del modelo estándar. En otras palabras, no se descarta
06:45que nuestro universo tenga como dos capas de realidad. Nuestro mundo del modelo estándar con fotones,
06:49quarks, neutrinos y demás, y un mundo paralelo de neutrinos estériles, acciones y quién sabe qué más,
06:56con sus propias interacciones donde pueden ocurrir procesos no menos complejos y fascinantes que en
07:02la realidad que observamos nosotros. Y a esta realidad física invisible para nosotros. Los físicos la
07:07llaman el sector oscuro o sector oculto. Si el sector visible y el sector oculto estuvieran
07:12completamente separados uno del otro y no interactuaran de ninguna manera, entonces no habría
07:16absolutamente nada de qué hablar. Razonar sobre lo que podría existir pero no es detectable,
07:22no es científico. Sin embargo, los físicos suponen que el sector oscuro, aunque solo pueda
07:28interactuar débilmente y de vez en cuando con el sector observable, un ejemplo clásico es la
07:32gravedad, que se considera una fuerza fundamental común para ambos sectores. Por eso la existencia
07:38del sector oscuro puede manifestarse en nuestro mundo como materia oscura. Pero para estar completamente
07:43seguros de que el sector oculto realmente existe, sería deseable encontrar algunos fenómenos que
07:49confirmen su existencia y que no tengan otras explicaciones alternativas. Y precisamente la
07:54búsqueda de esos fenómenos es en lo que muchos científicos y grupos de investigación están trabajando
07:59activamente. Uno de los candidatos más probables es la llamada mezcla cinética entre nuestros fotones
08:05normales y los llamados fotones oscuros, sus análogos en el sector oculto.
08:11Los fotones que conocemos son cuantos, es decir, porciones elementales de energía de la interacción
08:15electromagnética, que es la más simple en la naturaleza. Una carga cuyos valores pueden ser
08:20positivos o negativos, y las cargas del mismo signo se repelen, mientras que las de signo opuesto
08:25se atraen. Los físicos dicen que el campo electromagnético se describe por una simetría
08:30de tipo U1. Y si en el sector oculto existe su propio conjunto de interacciones, entonces es más que
08:36lógico suponer que una de ellas será similar a la electromagnética. Este es el llamado electromagnetismo
08:43oscuro que debe tener su propio cuanto el fotón oscuro. Así que si en el sector oscuro realmente
08:49existen análogos de los fotones normales, entonces estos fotones oscuros pueden estar sujetos a esa
08:55misma mezcla cinética con los normales. En pocas palabras, de vez en cuando los fotones oscuros pueden
09:01convertirse en normales y viceversa. Para nosotros, los habitantes del sector visible,
09:06esto se vería como la aparición de una señal electromagnética de origen inexplicable en un
09:10lugar donde no debería estar. Y precisamente ese tipo de señales es lo que los científicos
09:15intentan buscar por varios métodos, pero antes de hablar de cómo exactamente las buscan, les pido
09:20que ayuden al desarrollo de nuestro canal haciéndose patrocinadores, aquí o en las páginas de Patreon y
09:25Boosty. El enlace a la última, así como el código QR correspondiente, deberían estar ahora en sus pantallas.
09:31Entonces, ¿cómo se puede captar una señal electromagnética débil que podría generarse
09:36por la conversión de fotones oscuros en fotones normales? El método más clásico es bastante
09:40sencillo, usar resonadores electromagnéticos, básicamente antenas sintonizadas a una frecuencia
09:45específica. En términos generales, un resonador electromagnético es una cavidad metálica,
09:51por ejemplo, un cilindro hueco de metal. Si en un resonador así aparece un fotón correspondiente
09:57a una onda electromagnética de cierta frecuencia, esto llevará a la formación de una onda estacionaria
10:02en el resonador, la cual podrá existir durante bastante tiempo. Si durante el tiempo de existencia
10:06de la onda estacionaria entra en el resonador un nuevo fotón de frecuencia de resonancia,
10:11su energía se sumará a la energía de la onda, fortaleciéndola. De este modo, observando
10:15el resonador con un alto factor de calidad durante suficiente tiempo, se puede obtener una señal
10:20bastante fuerte, incluso en el caso de que la fuente de esta señal sea de baja potencia.
10:24Por ejemplo, si como fuente actúan eventos raros de mezcla cinética de fotones oscuros
10:29con los normales, es como un columpio al que empujamos muchas veces con la frecuencia adecuada
10:34y después de muchos empujones débiles empieza a balancearse bastante fuerte. Por lo general,
10:39la señal se busca en el rango de microondas y, para que la cavidad no se llene de señales
10:44de radiación térmica del metal de la cavidad, es necesario enfriarla a centésimas de grado
10:48por encima del cero absoluto, lo cual no es nada fácil. Y también aislarla de otras fuentes
10:53externas de radiación. Se han realizado muchos experimentos de este tipo, pero no se ha
10:58detectado ninguna señal. Hasta el año 2025, cuando un grupo de investigadores, al analizar
11:03los datos recopilados en el experimento Tasa-Age en 2021, detectó una señal muy interesante
11:08en la frecuencia de 4.7 a 100 GHz. La noticia sobre el descubrimiento de la señal despertó
11:13un gran interés en los círculos científicos y se decidió verificar los resultados nuevamente.
11:17En otras instalaciones similares, como el resonador ORGAN-Q en Australia, los resultados fueron
11:23negativos. Ninguna señal de fotón oscuro en las frecuencias encontradas, según los
11:28datos de Tasiach, fue detectada por ORGAN-Q. Otra verificación, realizada por la colaboración
11:34HISTAC, tampoco confirmó la existencia de la señal. Y en este momento, la comunidad científica
11:39tiende a pensar que la señal de Tasiach fue algún tipo de error experimental o una señal
11:44real, pero no relacionada con los fotones oscuros. Sin embargo, más tarde, ya en 2026, aparecieron
11:50nuevos informes de que una señal similar a la señal de los fotones oscuros finalmente
11:55logró ser detectada. Uno de esos informes vino del equipo que realizó el experimento
11:59FELIX, que se llevó a cabo desde enero de 2023 hasta febrero de 2026, a diferencia de
12:06TASIC, donde los fotones oscuros se buscaron en el rango de longitudes de onda y energía de
12:10microondas. FELIX se enfocó en fotones oscuros con longitudes de onda de entre 30 y 120 nanómetros,
12:16es decir, en la región de la radiación ultravioleta.
12:20Para atrapar fotones oscuros, se utilizó un dispositivo similar en principio a un contador
12:24Heiger. Consiste en un cilindro metálico, en cuyo centro se encuentra un electrodo metálico
12:29delgado. Al cilindro se le aplica un voltaje negativo y al electrodo uno positivo, creando así
12:35una diferencia de potencial y un campo eléctrico potente entre ellos. Si un fotón oscuro se convierte
12:40en uno normal y choca con el metal del cilindro externo, existe cierta probabilidad de que pueda
12:44expulsar un electrón de él. Este fenómeno es conocido como efecto fotoeléctrico. El
12:48electrón, al salir del metal hacia la cavidad interna del dispositivo, será influenciado
12:52por el campo eléctrico y volará hacia el ánodo, acelerándose en el proceso. Si el
12:56campo es lo suficientemente fuerte, el electrón se acelerará tanto que al chocar con los átomos
13:01de gas dentro del dispositivo, empezará a expulsar de ellos otros electrones, cada uno de los
13:06cuales también será acelerado por el campo y expulsará electrones de otros átomos de
13:11gas. Se producirá una avalancha de electrones y descargas eléctricas.
13:17Y hay solo un problema. No solo los fotones oscuros que se han convertido en normales pueden
13:22expulsar electrones del metal y provocar una descarga eléctrica en el gas. La descarga
13:26también puede ocurrir por otras razones, por ejemplo, bajo la influencia de rayos cósmicos,
13:30el paso de radiaciones ionizantes a través del gas dentro del aparato y así sucesivamente.
13:34Y aquí los científicos recurrieron a un truco. Ellos se propusieron no solo obtener una señal
13:41relacionada con el efecto fotoeléctrico, sino también estudiar cómo esta señal puede
13:45cambiar con la rotación diaria de la Tierra. Y la idea aquí es la siguiente. Según algunas
13:50hipótesis, la radiación electromagnética asociada con los fotones oscuros puede tener
13:55una cierta polarización. Es decir, el campo electromagnético variable asociado con sus
14:00ondas electromagnéticas puede estar dirigido en alguna dirección específica. En este caso,
14:04la respuesta del dispositivo a la acción de la radiación dependerá de la orientación
14:07mutua del dispositivo y del vector de polarización de la radiación. Será máximo en el caso cuando
14:12el vector de polarización sea perpendicular al eje del dispositivo. Y en el caso de que
14:17el vector de polarización sea paralelo a este, no habrá efecto, ya que el campo simplemente
14:21moverá los electrones dentro del metal, pero no los expulsará de él. Entonces, la orientación mutua
14:28del vector de polarización y el eje del dispositivo debe cambiar con el tiempo debido a la rotación de
14:33la Tierra. En términos generales, en algún momento del día el eje del dispositivo será paralelo a la
14:39dirección de polarización de la radiación y no habrá señal, y en otras horas aparecerá. Al mismo
14:44tiempo, para otras causas del efecto fotoeléctrico no debería haber tal periodicidad y si detectamos una
14:49señal que aparece periódicamente y también desaparece periódicamente en ciertas horas, entonces se
14:55puede suponer que está realmente relacionada con los fotones oscuros que se convirtieron en fotones
14:59ordinarios en el proceso de mezcla cinética. Y en el experimento Félix sí se detectó esa señal. En los
15:04experimentos de enero a abril de 2023, el dispositivo registró señales notablemente más seguido, en el
15:12periodo de tiempo de las 8 a las 12, según el tiempo determinado en relación con las estrellas fijas. En
15:17la
15:18segunda serie de experimentos que tuvo lugar de octubre de 2023 a marzo de 2024, la señal también fue
15:23detectada, pero ya en otro horario, de las 18 a las 22, el hecho de que la señal se haya
15:28observado en otro
15:28horario, los autores del experimento lo explicaron diciendo que durante ese tiempo la Tierra se desplazó en el
15:33espacio en su órbita alrededor del Sol y junto con el Sol alrededor del centro de la galaxia, y al
15:38parecer
15:38entró en una región donde los fotones oscuros tienen una temperatura diferente. En octubre de 2024, punto,
15:43comenzaron la tercera serie de experimentos, y aquí a los científicos les esperaba. El aparato se negaba
15:50obstinadamente a mostrar una señal que desaparecía y reaparecía periódicamente, aunque su búsqueda se
15:56llevó a cabo durante más de un año. Pero la cuarta serie de experimentos en enero y febrero de 2026
16:02volvió a dar un resultado positivo. Se observó un aumento en la frecuencia de activación del contador
16:08desde las 3 en punto hasta las 7 en punto. La ausencia de señales en la tercera serie de
16:13mediciones, los autores del experimento la explicaron diciendo que, posiblemente, en ese
16:16momento la Tierra se encontraba en una región del espacio donde la concentración de fotones oscuros
16:20era demasiado baja. O bien, los fotones oscuros en esa región no tenían una cierta polarización
16:27predominante. Esto, por supuesto, es solo una hipótesis, y para entender si realmente en el
16:31experimento Félix detectaron una señal de fotones oscuros, se necesitan más experimentos. Por ejemplo,
16:37se pueden colocar dos cilindros uno al lado del otro con orientaciones mutuamente perpendiculares.
16:41En ese caso, el efecto debería observarse en un cilindro cuando esté ausente en el otro y viceversa.
16:47Bueno, esperamos que se realicen experimentos similares y confiamos en obtener resultados
16:52interesantes. Literalmente unos meses después, en mayo de 2026, se publicó un trabajo de los físicos
16:58japoneses Kimihiro Namura, Atsushi Nishizawa, Atsushi Tarui y Yoshiaka Himimoto, quienes descubrieron algo
17:05que podría ser una señal de fotones oscuros en el campo magnético de la Tierra. Desde hace bastante
17:11tiempo, se sabe que toda la Tierra en su conjunto es una especie de antena gigante, o si se prefiere,
17:16una cavidad resonante, que está formada por la superficie conductora de la propia Tierra y una
17:20capa conductora en las capas superiores de la atmósfera, la llamada ionosfera. Y de la misma
17:25manera que un resonador artificial en los experimentos TAS-A y Chi, este georresonador puede amplificar
17:30señales electromagnéticas débiles en ciertas frecuencias, incluyendo señales de fotones
17:35oscuros. Para buscar tales, señales se utilizaron datos recolectados durante 10 años desde 2012
17:41hasta 2022 de los observatorios geomagnéticos en este Dalé, Esdalemuir, Escocia, que registraban
17:48cualquier perturbación en el campo magnético de la Tierra. La tarea clave de los científicos fue
17:52identificar y excluir todas las fuentes de señales de origen conocido, de modo que solo quedaran
17:57señales completamente inexplicables que podrían estar relacionadas con fotones oscuros u otros
18:03habitantes del sector oculto. Los resultados fueron moderadamente optimistas. Se lograron
18:08detectar varias señales que podrían estar relacionadas con los fotones oscuros. Sin embargo,
18:15entre detectar señales que se parecen a las de los fotones oscuros y probar la existencia
18:19de los fotones oscuros hay un verdadero abismo. Ante todo, no se puede descartar que estas señales
18:24estuvieran relacionadas con otras causas, incluyendo diversas perturbaciones de origen
18:28tecnológico. Lo ideal sería continuar con los experimentos, por ejemplo, analizar los datos
18:32de los laboratorios geomagnéticos en otros lugares de la Tierra. Una vez más, todo lo que nos queda es
18:37esperar los resultados de esas comprobaciones adicionales. En resumen, por ahora es demasiado
18:42pronto para afirmar con total certeza que los científicos realmente lograron detectar fotones
18:46oscuros y de esa manera obtener la primera confirmación experimental de la existencia del sector
18:51oculto. Sin embargo, los nuevos resultados aumentan el interés de la comunidad científica en este tema,
18:57así que se puede esperar que nuevos grupos comiencen a realizar experimentos en este campo
19:00y que los teóricos busquen de manera más activa nuevos efectos físicos que pueda generar el sector
19:05oculto en el mundo que nos rodea y que una vez más se puedan utilizar para confirmar la existencia de
19:10ese sector oscuro. En resumen, la ciencia no se detiene, la búsqueda de nuevos conocimientos sobre el
19:16mundo que nos rodea continúa y en nuestros próximos vídeos seguiremos conociendo los esfuerzos de los
19:21científicos por ampliar los límites de nuestra comprensión del universo. Bueno, eso es todo por
19:26hoy. Les deseo lo mejor, queridos amigos, y hasta la próxima en nuestros siguientes vídeos.