Un equipo de investigadores acaba de proponer un nuevo candidato para la materia oscura: HYPER, o «Reliquias de partículas altamente interactivas».
La transición de fase en el universo primitivo cambia la fuerza de la interacción entre la materia oscura y la materia normal.
La materia oscura sigue siendo uno de los mayores misterios de la física moderna. Claramente debe existir, porque sin la materia oscura, por ejemplo, no se puede explicar el movimiento de las galaxias. Pero nunca ha sido posible detectar materia oscura en un experimento.
Actualmente, las propuestas de nuevos experimentos son numerosas: tienen como objetivo detectar la materia oscura directamente a través de su difusión a partir de los constituyentes de los núcleos atómicos de un medio de detección, es decir, protones y neutrones.
Un equipo de investigadores, Robert McGehee y Aaron Pierce de la Universidad de Michigan y Gilly Elor de la Universidad Johannes Gutenberg de Mainz en Alemania, han propuesto ahora un nuevo candidato para la materia oscura: HYPER, o «Reliquias de partículas altamente interactivas».
En el modelo HYPER, algún tiempo después de la formación de materia oscura en el universo primitivo, la fuerza de su interacción con la materia normal aumenta considerablemente, lo que, por un lado, la hace potencialmente detectable en la actualidad y al mismo tiempo puede explicar la abundancia de materia oscura. importar. pregunta.
Esta imagen del telescopio espacial Hubble de la NASA muestra la distribución de la materia oscura en el centro del cúmulo de galaxias gigantes Abell 1689, que contiene alrededor de 1000 galaxias y billones de estrellas. La materia oscura es una forma de materia invisible que representa la mayor parte de la masa del universo. Hubble no puede ver la materia oscura directamente. Los astrónomos dedujeron su ubicación analizando el efecto de la lente gravitacional, donde la luz de las galaxias detrás de Abell 1689 es distorsionada por la materia que interviene en el cúmulo. Los investigadores utilizaron las posiciones observadas de 135 imágenes de lentes de 42 galaxias de fondo para calcular la ubicación y la cantidad de materia oscura en el cúmulo. Superpusieron un mapa de estas concentraciones de materia oscura inferidas, teñidas de azul, sobre una imagen del cúmulo tomada por la Cámara avanzada para sondeos del Hubble. Si la gravedad del cúmulo solo proviniera de las galaxias visibles, las distorsiones de lente serían mucho más débiles. El mapa revela que la concentración más densa de materia oscura se encuentra en el corazón del cúmulo. Abell 1689 reside a 2.200 millones de años luz de la Tierra. La imagen fue tomada en junio de 2002. Crédito: NASA, ESA, D. Coe (NASA Jet Propulsion Laboratory/California Institute of Technology, and Space Telescope Science Institute), N. Benitez (Instituto de Astrofísica de Andalucía, España), T. Broadhurst (Universidad del País Vasco, España) y H. Ford (Universidad Johns Hopkins)
La nueva diversidad en el sector de la materia oscura
Dado que la búsqueda de partículas pesadas de materia oscura, o WIMPS, aún no se ha concretado, la comunidad investigadora está buscando partículas de materia oscura alternativas, especialmente las más ligeras. Al mismo tiempo, las transiciones de fase se esperan genéricamente en el sector oscuro; después de todo, hay varias de ellas en el sector visible, según los investigadores. Pero estudios previos han tendido a pasarlos por alto.
«No ha habido un modelo consistente de materia oscura para el rango de masas al que esperan acceder algunos experimentos planeados». Sin embargo, nuestro modelo HYPER ilustra que una transición de fase en realidad puede ayudar a que la materia oscura sea más fácilmente detectable», dijo Elor, investigador postdoctoral. en física teórica en JGU.
El desafío para un modelo adecuado: si la materia oscura interactúa con demasiada fuerza con la materia normal, su cantidad (precisamente conocida) formada en el universo primitivo sería demasiado pequeña, lo que contradiría las observaciones astrofísicas. Sin embargo, si se produce en la cantidad adecuada, la interacción sería demasiado débil para detectar la materia oscura en los experimentos actuales.
“Nuestra idea central, que subyace en el modelo HYPER, es que la interacción cambia abruptamente una vez, para que podamos tener lo mejor de ambos mundos: la cantidad correcta de materia oscura y una gran interacción para que podamos detectarla”, dijo. McGehee.
Y así es como lo piensan los investigadores: en la física de partículas, una interacción generalmente está mediada por una partícula específica, el llamado mediador, al igual que la interacción de la materia oscura con la materia normal. Tanto la formación de materia oscura como su detección funcionan a través de este mediador, dependiendo la fuerza de la interacción de su masa: cuanto mayor es la masa, más débil es la interacción.
El mediador primero debe ser lo suficientemente pesado para que se forme la cantidad correcta de materia oscura y luego lo suficientemente ligero para que la materia oscura sea detectable. La solución: hubo una transición de fase después de la formación de la materia oscura, durante la cual la masa del mediador disminuyó repentinamente.
«Así, por un lado, la cantidad de materia oscura se mantiene constante y, por otro lado, la interacción se estimula o mejora de tal manera que la materia oscura debería ser detectable directamente», dijo Pierce.
El nuevo modelo cubre casi todo el rango de parámetros de los experimentos planificados.
«El modelo HYPER de materia oscura puede cubrir casi todo el rango que los nuevos experimentos hacen accesible», dijo Elor.
Específicamente, el equipo de investigación primero consideró que la sección transversal máxima de la interacción mediada por mediadores con protones y neutrones de un núcleo atómico era consistente con las observaciones astrológicas y ciertas desintegraciones en la física de partículas. El siguiente paso fue determinar si había un modelo de materia oscura que exhibiera esta interacción.
“Y aquí tenemos la idea de la transición de fase”, dijo McGehee. «Luego calculamos cuánta materia oscura existe en el universo y luego simulamos la transición de fase usando nuestros cálculos».
Se deben tener en cuenta muchas limitaciones, como una cantidad constante de materia oscura.
«Aquí tenemos que considerar e incluir sistemáticamente muchos escenarios, por ejemplo, haciéndonos la pregunta de si es realmente seguro que nuestro mediador no conduzca repentinamente a la formación de nueva materia oscura, lo que por supuesto no debería ser así», dijo Elor. dicho. . «Pero al final, estábamos convencidos de que nuestro modelo HYPER estaba funcionando».
La investigación se publica en la revista Cartas de exploración física.
Referencia: «Maximización de la detección directa con materia oscura reliquia de partículas altamente interactiva» por Gilly Elor, Robert McGehee y Aaron Pierce, 20 de enero de 2023, Cartas de exploración física. DOI: 10.1103/PhysRevLett.130.031803
SpaceX envió otro lote de sus satélites de Internet Starlink al cielo hoy (23 de abril).
Un cohete Falcon 9 coronado por 23 naves espaciales Starlink despegó hoy de la estación espacial de Cabo Cañaveral en Florida a las 6:17 p.m.EDT (22:17 GMT).
La primera etapa del Falcon 9 regresó a la Tierra para un aterrizaje vertical aproximadamente 8,5 minutos después del lanzamiento, como estaba previsto. Aterrizó en el dron SpaceX Just Read the Instrucciones estacionado en el Océano Atlántico.
Relacionado: Tren satelital Starlink: cómo verlo y rastrearlo en el cielo nocturno
Un cohete SpaceX Falcon 9 se encuentra en la cubierta de un barco no tripulado en el mar poco después del lanzamiento de 23 satélites Starlink desde Florida el 23 de abril de 2024. (Crédito de la imagen: SpaceX)
Este fue el noveno lanzamiento y aterrizaje de este propulsor en particular, según un Descripción de la misión SpaceX. Cinco de sus ocho despegues anteriores fueron misiones Starlink.
La etapa superior del Falcon 9 continuará transportando los 23 satélites Starlink a la órbita terrestre baja (LEO) hoy, desplegándolos aproximadamente 65 minutos después del despegue.
El lanzamiento de esta noche fue el 41 del año para SpaceX y el 28 de 2024 dedicado a construir la megaconstelación Starlink, masiva y en constante crecimiento. Hay casi 5.800 Los satélites Starlink están operativos en LEO en este momento, según el astrofísico y rastreador de satélites Jonathan McDowell.
¡Las últimas noticias espaciales, las últimas actualizaciones sobre lanzamientos de cohetes, eventos de observación del cielo y mucho más!
El lanzamiento de Starlink terminó siendo la primera mitad de un vuelo espacial doble: un vehículo Rocket Lab Electron lanzó dos satélites, incluido un demostrador de tecnología de navegación solar de la NASA, desde Nueva Zelanda hoy a las 6:33 p.m.EDT (22:33 GMT).
Nota del editor: Esta historia se actualizó a las 6:30 p.m. ET del 23 de abril con noticias sobre el exitoso lanzamiento y aterrizaje de la primera etapa.
Un estudio innovador realizado por científicos de la Universidad de Nankai revela un nuevo método para sintetizar puntos cuánticos en los núcleos de las células vivas. Esta técnica, que explota los procesos naturales de la célula utilizando glutatión, allana el camino para aplicaciones avanzadas en biología sintética, incluida la producción de nanomedicinas y nanorobots, al permitir la síntesis precisa de materiales inorgánicos a nivel subcelular.
Un estudio reciente publicado en la revista revista científica nacional demuestra la síntesis de puntos cuánticos (QD) en el núcleo de las células vivas. La investigación fue realizada por el Dr. Hu Yusi, el profesor asociado Wang Zhi-Gang y el profesor Pang Dai-Wen de la Universidad de Nankai.
Durante el estudio de la síntesis de QD en células de mamíferos, se descubrió que el tratamiento con glutatión (GSH) aumentaba la capacidad reductora de la célula. Los QD generados no se distribuyeron uniformemente dentro de la celda sino que se concentraron en un área específica. A través de una serie de experimentos, se confirmó que esta área es efectivamente el núcleo celular (como se muestra en la figura). El Dr. Hu dijo: “Es realmente asombroso, casi increíble. »
Comprender los mecanismos moleculares
El Dr. Hu y su mentor, el profesor Pang, intentaron dilucidar el mecanismo molecular de la síntesis de puntos cuánticos en el núcleo celular. Se ha descubierto que el GSH desempeña un papel importante. Hay una proteína transportadora de GSH, Bcl-2, en el núcleo, que transporta GSH al núcleo en grandes cantidades, mejorando así la capacidad reductora del núcleo y promoviendo la generación de precursores de Se. Al mismo tiempo, el GSH también puede exponer los grupos tiol de las proteínas, creando condiciones favorables para la generación de precursores de cadmio. La combinación de estos factores permite en última instancia la síntesis abundante de puntos cuánticos en el núcleo celular.
De izquierda a derecha, imágenes de fluorescencia de los QD, imágenes de fluorescencia del tinte que tiñe el núcleo y la fusión de las dos. Esta figura muestra que con el tratamiento con GSH, se cultivaron QD fluorescentes en el núcleo de células vivas. Se' significa Na2SEO3; Cd' significa CdCl2. Crédito: Science China Press
El profesor Pang dijo: “Éste es un resultado apasionante; Este trabajo logra la síntesis precisa de QD en células vivas a nivel subcelular. Continuó: “La investigación en el campo de la biología sintética se centra principalmente en la síntesis de moléculas orgánicas por células vivas mediante genética inversa. Rara vez vemos síntesis celulares vivas de materiales funcionales inorgánicos. Nuestro estudio no implica modificaciones genéticas complejas; logra la síntesis objetivo de nanomateriales fluorescentes inorgánicos en orgánulos celulares simplemente regulando el contenido y la distribución de GSH en la célula. Esto aborda el déficit de la biología sintética para la síntesis de materiales inorgánicos.
Si la síntesis de materiales orgánicos en las células sigue siendo predominante en el campo de la biosíntesis, esta investigación abre sin duda el camino a la síntesis de materiales inorgánicos en la biología sintética. El profesor Pang dijo: “Cada uno de nuestros avances es un nuevo punto de partida. Estamos convencidos de que en un futuro próximo podremos utilizar la síntesis celular para producir nanomedicamentos, o incluso nanorobots en orgánulos específicos. Además, podemos transformar células en supercélulas, permitiéndoles hacer cosas inimaginables. »
Referencia: “Síntesis in situ de puntos cuánticos en el núcleo de células vivas” por Yusi Hu, Zhi-Gang Wang, Haohao Fu, Chuanzheng Zhou, Wensheng Cai, Xueguang Shao, Shu-Lin Liu y Dai-Wen Pang, 12 de enero de 2024, revista científica nacional. DOI: 10.1093/nsr/nwae021
A la vanguardia de la exploración espacial, la Estación Espacial Internacional (ISS) sirve como laboratorio en órbita alrededor de la Tierra y simboliza lo que la humanidad puede lograr cuando las naciones trabajan juntas. Una conversación reciente con la astronauta de la NASA Jessica Meir en el escenario del Tech Arena 2024 en febrero destaca las complejidades y los triunfos de la vida y el trabajo a bordo de la ISS.
El descubrimiento científico en el espacio presenta muchos desafíos. Meir dice que si bien muchos descubrimientos provienen de la investigación espacial, como cámaras de teléfonos y purificadores de aire, muchas tecnologías nuevas no están disponibles para su uso en el espacio.
“Cuando se habla de innovación, una de las cosas más difíciles de un experimento en el espacio no es el experimento en sí; es toda la logística del medio ambiente”, dijo Jessica Meir en el escenario del Tech Arena 2024.
Jessica Meir con la moderadora Linda Nyberg en el escenario de The Tech Arena 2024. Crédito de la imagen: Adrian Pehrson.
Colaboración en la ISS
La Estación Espacial Internacional es un proyecto de colaboración entre Estados Unidos, Canadá, Japón, Europa y Rusia, lo que los convierte a todos ellos en partes interesadas en el éxito de las misiones.
“En realidad, la ISS fue diseñada de una manera inteligente, lo que requiere colaboración. Así que dependemos unos de otros, lo cual es fantástico para un proyecto pacífico como este, porque realmente lo obliga a sobrevivir a pesar de lo que está sucediendo en el terreno”.
“El café de ayer se convierte en el café de hoy”
Desde una perspectiva de sostenibilidad, la ISS está un paso por delante de la vida en la Tierra gracias a su sistema sostenible de reciclaje de agua. Meir explicó que «del 85 al 90 por ciento del agua se reutiliza, incluso el sudor y la orina, toda la recoge el inodoro, y también recogemos toda la condensación de la humedad del ambiente».
Este sistema, que transforma “el café de ayer en el café de hoy”, demuestra el enfoque innovador de la estación hacia la sostenibilidad. Por supuesto, en un espacio aislado es más fácil recolectar mayores volúmenes de aguas residuales, pero esto todavía tiene aplicaciones potenciales en la Tierra, especialmente en áreas que enfrentan escasez de agua.
Jessica Meir en Tech Arena 2024.
Vida en la Luna o Marte
Crear un estilo de vida circular en la ISS es un paso hacia la vida potencial en el espacio o en otros planetas. El astronauta de la NASA le dijo a la audiencia en The Tech Arena 2024 que una de las cosas más emocionantes de sus meses en el espacio fue cultivar y cosechar lechuga con éxito. “Fue realmente agradable tener vegetales frescos allí”, dijo Jessica Meir.
La ISS no es sólo un laboratorio en órbita; es un vistazo a un futuro donde los límites de la habitación humana se extienden más allá de nuestro planeta, tal vez algún día todos seamos astronautas.
