Las tormentas de Saturno revelan partículas invisibles exprés
Una nube de tormenta acumula electricidad como una batería antes de la descarga. Puede descargarse de dos maneras: mediante un rayo o mediante la creación de partículas con una carga diminuta, llamadas partículas con carga milésima. Estas partículas son casi invisibles para los instrumentos, pero su rastro puede detectarse observando con qué frecuencia caen los rayos.
Los autores del estudio compararon tormentas en diferentes planetas del sistema solar. Resultó que las tormentas en la atmósfera de Saturno proporcionan las mejores restricciones sobre las partículas con carga milésima. Si las nubes allí son estratificadas, la carga de tales partículas debe ser mayor que una diezmillonésima de la carga del electrón. Estas son las restricciones más fuertes para partículas bosónicas hasta la fecha.
La idea es simple: si en una tormenta se crean partículas con carga milésima, estas se llevan energía y hay menos rayos. Comparando cuántos rayos vemos y cuántos esperamos, se puede calcular qué partículas podrían haber robado energía. Así, una tormenta común se convierte en un laboratorio para buscar nueva física.
Resumen original
tal como lo escribieron los autores, en inglés arXiv:2603.05338
We investigate the production of millicharged particles (mCPs) by the Schwinger mechanism in thunderstorms in the atmospheres of different planets in the Solar system. We consider a thundercloud as a giant capacitor that can be discharged in two ways: either by lightnings or by mCP production. Taking into account the observation of lightning strikes, we establish the constraints on the charge and mass of mCPs. We examine two types of cloud configurations: a simple arrangement of two clouds, and a more complex layered structure that gives rise to potential wells. In the latter case, we take into account the effects of Bose enhancement for scalar mCPs, and Pauli blocking for fermionic ones. We use the observational data of planetary atmospheres obtained by satellite missions to establish constraints on the charge and mass of mCP particles. The best constraints came from the observation of thunderstorms in Saturn's atmosphere under an assumption of layered cloud structure: $$q > 10^{-24}$$ for bosonic mCPs. These constraints for bosons are, to the best of our knowledge, the best in the literature.
Una carga de $10^{-24}$ de la carga del electrón es tan pequeña que, a un metro de distancia, esa partícula se sentiría atraída hacia un electrón ordinario con una fuerza mil millones de veces más débil que la que se ejercen dos electrones entre sí.
En la serie «Materia oscura», las partículas con carga fraccionaria son la clave para entender el sector oculto del universo.