Acaba de ser publicado en la prestigiada revista “Physical Review Letters” un artículo que pretende iluminar una de las preguntas más importantes de la ciencia moderna referente a la naturaleza de la llamada “materia oscura” (ver: L.?J. Broussard et al., “Experimental Search for Neutron to Mirror Neutron Oscillations as an Explanation of the Neutron Lifetime Anomaly”, Physical Review Letters, 2022; 128 (21)).  ¡La idea expuesta es novedosa y realmente interesante!

Sabemos que los neutrones son partículas neutras que tienen aproximadamente la misma masa del protón (de carga positiva) y que se encuentran en el núcleo atómico. Todos los átomos de la naturaleza (excepto el hidrógeno que está formado por un solo protón en el núcleo y un electrón de carga negativa) contienen neutrones en el núcleo atómico que conviven con los protones que también allí se encuentran. Inicialmente se pensó que los neutrones son algo así como el “pegamento” que mantiene unidos a los protones del núcleo atómico evitando que la repulsión electrostática entre protones desintegre los núcleos.  De hecho la fuerza nuclear, que es de muy corto alcance, es la responsable de mantener unidas a las partículas del núcleo atómico.

Los neutrones tienden a desintegrarse en un electrón y un protón, y su tiempo de vida antes de desintegrarse cuando se encuentran aislados es muy corto, de solo unos 877.8 segundos; poco menos de quince minutos. Sin embargo, paradójicamente el tiempo de decaimiento del neutrón depende del método de medición empleado, lo cual ha resultado ser un hecho muy difícil de explicar.

Un método de medición consiste en introducir neutrones en un instrumento llamado “botella magnética” y dejarlos allí hasta que desaparecen. El otro método consiste en tomar un haz de neutrones y contar los protones que aparecen. Los resultados experimentales muestran que los neutrones tienen un tiempo de vida nueve segundos mayor utilizando el segundo método de medición. ¿Qué es lo que les ocurre a los neutrones? Los científicos en su perplejidad han considerado muchas hipótesis para explicar este resultado.  

Sin embargo la teoría propuesta en el artículo mencionado supone que los neutrones sufren oscilaciones cuánticas entre dos estados que serían: un “estado de neutrón regular” y un “estado de neutrón espejo”. Lo más novedoso de esta idea es que los neutrones en “estado de neutrón espejo” en realidad constituyen una forma de la famosa y elusiva “materia oscura” del universo.

Lamentablemente los primeros experimentos realizados no corroboran la idea de la existencia de “neutrones espejo”. Esto en lugar de ser una derrota es un resultado que eliminaría algunas alternativas dejando libre otras posibilidades que deberán también de ser experimentalmente exploradas. Es así, por prueba y error, como avanza mucho de nuestro conocimiento científico del universo.