MATERIA OSCURA Y TORMENTAS ELÉCTRICAS

Nelson Padilla 
Publicado por Emol, el 03 de marzo de 2021

Si durante la próxima tormenta eléctrica ves un rayo lineal, recto como el haz de un rayo láser, avísame por favor.
Como hemos mencionado en varias columnas de este ciclo, el universo parece tener grandes cantidades de materia que, a diferencia de la materia normal que vemos todos los días en todo lo que nos rodea, no brilla de ninguna manera y por eso la llamamos materia oscura. Sin ella las galaxias no lograrían soportar la velocidad con la que rotan y se desarmarían. Pero su existencia no sería la única solución a este problema en particular, así que no tenemos certeza de que ésta exista y, aunque se barajan varias posibilidades, tampoco conocemos cuál sería su naturaleza.
Por otro lado, la materia de todos los días no puede evitar brillar, y por eso vemos el sol y las estrellas. Pero no solo brillan las estrellas, sino todo lo que está hecho de átomos: tú brillas en el infrarrojo y debido a eso se te puede ver en la oscuridad usando lentes de visión nocturna. Por eso sabemos que no es materia normal la que está ahí conteniendo a las galaxias; si lo fuera la veríamos en alguna parte del espectro de luz.
La materia oscura podría estar formada por partículas fundamentales que sólo se “ven” a energías altísimas que no se dan en la vida diaria. Los aceleradores de partículas como el LHC se usan justamente para lograr energías muy altas y así ver partículas fundamentales, pero igual se queda muy corto cuando hablamos de las partículas de materia oscura que se buscan hoy en día. Por eso el desafío es diseñar otras formas de poner en evidencia esa materia exótica de forma directa.
El hecho de que las galaxias existan y no se desarmen solo cuenta como evidencia indirecta, así que buscamos algo que se pueda realizar en un laboratorio o con observaciones más locales. Por ejemplo, recientemente surgió la idea de mirar con atención los rayos de tormentas eléctricas para encontrar la materia oscura ya que, si la materia oscura existe y está formada por partículas, estas pasarían por la atmósfera de la tierra de forma más o menos habitual. De hecho, no solo pasarían por la atmósfera, si no que atravesarían el planeta y saldrían incólumes al otro lado, pasando nuevamente por la atmósfera para salir otra vez al espacio. Es decir, que estas partículas podrían verse tanto entrando como saliendo de la Tierra.
Las partículas que normalmente se barajan como posibles candidatas a materia oscura pueden tener masas pequeñísimas, de fracciones realmente diminutas de un gramo. Pero también pueden ser partículas macroscópicas, que pesarían gramos o incluso kilogramos. Estas últimas tendrían un efecto bastante interesante, como lo notaron Nathaniel Starkman y sus colaboradores de Toronto y Cleveland. Partículas de semejante tamaño, por más que no interactúen con la luz en sí, podrían chocar con las moléculas de nuestra atmósfera, y en el proceso, ionizarlas. Esto es justamente uno de los ingredientes que se necesitan para hacer un rayo en una tormenta eléctrica. El rayo es la luz que se genera de la descarga eléctrica entre nubes, o entre nubes y la superficie, y esa descarga sigue un camino de moléculas de aire ionizadasque se caracteriza por ramificarse, a medida que avanza en un camino típicamente muy quebradizo.
Pero si en cambio justo una partícula macroscópica de materia oscura pasa por una tormenta, la partícula misma podría producir esta vía ionizada para la descarga del rayo en lugar de los procesos normales que ocurren siempre y muy seguido en las tormentas.
¿Cuál sería su característica particular? El rayo seguiría la trayectoria de la partícula de materia oscura. Éstas partículas pasarían a velocidades de cientos de kilómetros por segundo por la tierra (como lo hacen por toda la galaxia, hipotéticamente), así que sus trayectorias serían lineales, rectas, apuntando en cualquier dirección. Esperaríamos ver rayos linealesmuy diferentes a los rayos quebradizos que son el producto natural y común de una tormenta eléctrica. Los rayos lineales podrían ser verticales, oblicuos, e incluso conectar nubes, si la partícula macroscópica pasara “rozando” la superficie de la tierra y justo atravesara dos nubes de distinta carga.
Hasta ahora no hay registros de rayos lineales porque no se trata de una búsqueda fácil ya que, en todo el planeta, se dan unos 40 rayos por segundo y los rayos lineales serían muy poco frecuentes. Lo interesante es que se podría plantear esta búsqueda como un proyecto abierto al público donde, con un poco de suerte, todos podríamos ser partícipes de una posible solución al misterio de la materia oscura del universo.