Académico USM lidera proyecto que busca explicar el origen de la masa y la materia oscura

La investigación propone nuevos modelos más allá del Modelo Estándar para comprender fenómenos fundamentales de la física de partículas y del universo.

Un ambicioso proyecto de investigación liderado por el académico del Departamento de Física de la Universidad Técnica Federico Santa María (USM), Dr. Antonio Cárcamo, busca profundizar en el origen de la masa de partículas elementales y la naturaleza de la materia oscura, dos de los mayores enigmas de la física moderna, a través del proyecto Fondecyt Regular titulado “Phenomenology of Multi-Loop Scotogenic Seesaw Models” (“Fenomenología de modelos seesaw escotogénicos de múltiples bucles”).

La iniciativa se enmarca, según explica Cárcamo, en la necesidad de ir “más allá del Modelo Estándar de la física de partículas”. Esto se debe a que la teoría que actualmente describe las interacciones fundamentales de la materia presenta limitaciones para explicar fenómenos como la extrema ligereza de partículas como los electrones y neutrinos, así como la composición de la mayor parte del universo, dominada por la materia oscura.

“Este proyecto propone que la masa de ciertas partículas no es una propiedad fundamental desde el inicio, sino que emerge a partir de interacciones complejas con otras partículas en un entorno cuántico”, señala el Dr. Antonio Cárcamo, y añade que, al mismo tiempo, “estas teorías predicen la existencia de nuevas partículas neutras que podrían estar directamente relacionadas con la materia oscura”.

En términos simples, la investigación plantea que algunas partículas “adquieren” su masa al interactuar con su entorno, en lugar de poseerla de manera intrínseca. Para comprobar estas ideas, el estudio analiza fenómenos extremadamente raros —prácticamente imposibles según la teoría actual— que, bajo estas nuevas propuestas, podrían ocurrir con mayor frecuencia, e incluso, ser detectados en experimentos futuros.

“Nos enfocamos en procesos muy poco comunes, como desintegraciones inusuales de partículas o transformaciones exóticas entre sistemas cuánticos. Si alguno de estos eventos llegara a observarse, sería una señal clara de nueva física más allá del Modelo Estándar”, sostiene el investigador.

El proyecto también busca conectar estas predicciones con observaciones del universo a gran escala, como la cantidad de materia oscura existente y la asimetría entre materia y antimateria. De este modo, los resultados permitirán acotar la viabilidad de distintas teorías y aportar nuevas pistas para comprender la estructura fundamental del universo, abriendo posibles caminos para futuros desarrollos en la física de partículas y la cosmología.