La primera ilustración en la tesis de Jaco de Swart (33) sobre la historia de la materia oscura es la foto de un pedal de distorsión para una guitarra eléctrica, con el nombre tipo Dark Matter. Además de ser físico y filósofo (y cuidador de pollos y recolector de plástico), De Swart también es principalmente bajista. Después de la entrevista tiene que ir directamente a Utrecht para practicar con su banda X Raiders, una vez visto en el mundo sigue, en Paaspop y en el Zwarte Cross Festival. Casi todas las semanas los cinco amigos de la infancia actúan en algún lugar. Música hard rock que juega con estilos y géneros, y donde todo es siempre un poco diferente de lo que esperas.
De Swart (alto alto, grandes rizos, uñas pintadas de rojo en la mano izquierda, sudadera con los textos Mortal Coil y Reaping Death en las mangas) es un científico a tiempo parcial; Dedica al menos el 20 por ciento de su tiempo y energía a la música y debería seguir siendo así en el futuro. Él tampoco ve una diferencia tan grande: en ambos casos se trata de creatividad, caminar por caminos desconocidos, nunca dar nada por sentado y dejarse llevar.
Y no, De Swart, quien se irá al renombrado Instituto de Tecnología de Massachusetts el próximo verano, no tiene la ambición de resolver el misterio de la materia oscura con sus propias manos; otros pueden hacerlo.
Es un acertijo que ha desconcertado a los astrónomos durante décadas. El resultado final: debe haber mucha más materia en el universo de la que se puede ver con telescopios. Casi seis veces más, para ser exactos. Esto es evidente, entre otras cosas, a partir de las mediciones de velocidad en el universo. Las regiones exteriores de las galaxias, como nuestra propia Vía Láctea, por ejemplo, giran mucho más rápido de lo que cabría esperar. Eso solo puede explicarse si esas galaxias son mucho más pesadas de lo que parecen: sin la gravedad de enormes cantidades de materia oscura, las estrellas serían lanzadas al espacio a altas velocidades.
Algo similar se aplica a las velocidades de movimiento de las galaxias en cúmulos: enjambres colosales de cientos de galaxias de este tipo. Esas velocidades también son demasiado altas e indican la presencia de cosas invisibles. Y hay muchas otras pistas sobre la existencia de la materia oscura.
Nadie sabe en qué consiste esa materia oscura. Todo indica que debe tratarse de partículas elementales desconocidas, pero nunca han sido encontradas, y la pregunta es si eso alguna vez funcionará. A De Swart realmente no le gusta eso; está especialmente interesado en la historia del misterio. “Para mí, solo es más divertido e interesante si aún no hay una solución”.
¿Cómo se llega a estudiar física y filosofía al mismo tiempo?
‘Empecé con la física, la ciencia ‘real’, pensé. Pero allí pronto perdí una perspectiva más amplia. También hice algunos buenos cursos al lado y me cautivó la filosofía. La física es muy fáctica y se ocupa del mundo exterior; la filosofía es más reflexiva y mucho más sobre uno mismo. Cómo funciona el conocimiento; ¿Qué significa realmente el término “evidencia”? En ambos mundos yo era un poco extraño, siempre haciendo preguntas diferentes a las del resto. La materia oscura es un buen vínculo: ¿cómo es posible que algo de lo que aún se sabe tan poco pueda desempeñar un papel tan importante y central en la ciencia? El título de mi tesis no es por nada. Cómo llegó la materia oscura a la materia.†
¿Qué edad tiene el acertijo?
‘El término ‘materia oscura’ fue introducido por primera vez hace cien años, en 1922, por el astrónomo de Groningen Jacobus Kapteyn, en la edición de mayo de El diario astrofísico† Pero Kapteyn no usó esa descripción en el contexto contemporáneo en absoluto, al igual que alguien debe haber mencionado una barra marrón mucho antes de que el término adquiriera su significado actual. Once años después, también lo hizo el astrónomo suizo-estadounidense Fritz Zwicky, al que a veces se hace referencia como el “padre de la materia oscura”.
Kapteyn no tenía idea de que el universo era más grande que nuestra propia galaxia, la Vía Láctea. Demostró que, en principio, se puede rastrear la materia invisible y calcular su masa midiendo las velocidades de las estrellas. Zwicky hizo tales mediciones para galaxias individuales en un cúmulo a varios cientos de millones de años luz de distancia. Pero en su día aún había mucha incertidumbre sobre la expansión del universo y las observaciones eran escasas. Zwicky señaló que algo estaba pasando, pero tampoco puso el misterio de la materia oscura en el mapa.
¿Cuándo se consideró realmente que la materia oscura era un problema grave?
‘Comenzó con el trabajo de la astrónoma estadounidense Vera Rubin. Rubin y su colega Kent Ford demostraron a fines de la década de 1960 que las regiones exteriores de las galaxias giran mucho más rápido de lo que cabría esperar. Los radioastrónomos, también en los Países Bajos, realizaron mediciones comparables. El término ‘materia oscura’ ni siquiera aparece en las primeras publicaciones de Rubin y Ford. No fue hasta mediados de la década de 1970 que todos se convencieron de la existencia de grandes cantidades de misteriosa materia oscura.
‘Eso se debió al surgimiento de la cosmología, el estudio del universo como un todo. Gracias a todo tipo de nuevas tecnologías, a menudo indirectamente derivadas de la Guerra Fría, fue posible describir la estructura y evolución de todo el universo de forma física. Una nueva generación de jóvenes cosmólogos quería responder a la pregunta de cuánta masa contiene el universo en su conjunto, porque fija el futuro: ¿el espacio siempre se expande después del Big Bang o la gravedad alguna vez deja de expandirse?
‘La última opción era popular, pero el cosmos tenía que contener mucha materia invisible. Y luego, de repente, surgieron tres ‘problemas’ que podían resolverse con una idea general: los movimientos de las galaxias en cúmulos; la rápida rotación de las galaxias y la “materia perdida” de los cosmólogos. Esa idea fue el concepto actual de materia oscura, que debemos en gran parte al trabajo de Jim Peebles, quien recibió el Premio Nobel de Física por ello en 2019.
Y luego, los físicos de partículas de repente se volvieron hacia el enigma.
“Sí, casi al mismo tiempo había una simbiosis entre la cosmología y la física de partículas: cualquiera que estudie el Big Bang necesita ambos campos. Estoy convencido de que el problema de la materia oscura jugó un papel importante en esa síntesis. Peebles demostró que el material misterioso debe consistir en partículas elementales desconocidas y que esto también explica el origen de la estructura a gran escala del universo, con sus cúmulos y supercúmulos de galaxias.
‘En la década de 1970, la física de partículas también fue una gran historia de éxito. Los físicos habían desarrollado el Modelo Estándar, que describe todas las partículas y fuerzas conocidas. En el Cern de América y Europa se construyeron potentes aceleradores de partículas. Los nuevos descubrimientos se sucedieron en rápida sucesión. Hubo un fuerte sentimiento de ‘entendemos cómo funciona eso, encontraremos esa partícula de materia oscura’. Pero sí, ya llevamos más de cuarenta años y el enigma sigue sin resolverse.
«Por lo tanto, no sorprende que recientemente haya habido un renovado interés en teorías alternativas de la gravedad, como la de mi codirector Erik Verlinde. Según él, la materia oscura no existe en absoluto, pero debemos aprender a comprender la gravedad y las leyes fundamentales de la naturaleza de una forma completamente nueva. Hay mucho en juego; fascinante.
“Mi propia investigación sobre la historia de la materia oscura muestra, en cualquier caso, que la ciencia no es un proceso lineal y que hay que tener cuidado con el término ‘evidencia concluyente’. Además, la materia oscura es un problema diferente para todos. Para los físicos de partículas se trata de nueva física más allá del modelo estándar, para los astrónomos se trata de explicar las propiedades del universo y para personas como Verlinde se trata de nuestra comprensión de la gravedad.’
El término ‘materia oscura’ tiene ahora cien años. ¿Veremos alguna vez la solución al misterio?
‘Para muchos científicos, la búsqueda comienza a ser frustrante. Estoy trabajando en un estudio antropológico del experimento subterráneo de xenón en Italia, que ha sido una búsqueda prolongada de materia oscura, sin éxito hasta ahora. Por un lado, está el romanticismo de la búsqueda de algo fundamental; por otro, la banalidad del trabajo diario, en el que un ejército de estudiantes se afana en limpiar literalmente cada tornillo a la perfección, para que el experimento sea lo más sensible posible. Hay algo trágico en esa combinación.
“Por otro lado, las ondas gravitacionales, ondas diminutas en el espacio-tiempo, también se midieron por primera vez un siglo después de que Albert Einstein las predijera. Y los biólogos también buscaron algún tipo de componente genético de la vida mucho antes de que se descubriera el ADN.
‘Creo que necesitamos reflexionar sobre el papel de la ciencia en la organización de nuestra sociedad. Estamos en medio de una crisis ecológica; la tierra está en llamas. Pero los físicos son muy buenos ignorando al resto del mundo. Ya sueñan con un acelerador de partículas aún más grande y más caro como nueva arma en su cruzada por comprender la naturaleza. ¿Realmente vale la pena todo? ¿Cuándo es suficiente? Creo que ese es un campo de tensión en el que la física aún tiene que encontrar una salida.’
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