La materia oscura es una ventana invisible que curva la luz de las galaxias. La descubrió Vera Rubin al notar que las estrellas se mueven demasiado rápido. Tal vez esa ventana esté hecha de axiones, partículas miles de millones de veces más ligeras que un electrón, inventadas por Roberto Peccei y Helen Quinn para corregir el Modelo Estándar. Los axiones son esquivos: atraviesan un año luz de plomo sin chocar. Si la materia oscura es un vidrio, los axiones son rayones en él. Los científicos buscaron esos rayones en la radiación cósmica de fondo, la luz del Big Bang. Objetos masivos la curvan, creando lentes gravitacionales. Tres telescopios midieron las distorsiones para calcular la fracción de axiones. El resultado: para una masa determinada, los axiones no superan el 1,5% de toda la materia oscura. Es como buscar un puñado de arena en una piscina olímpica. Para otro tipo hubo un atisbo débil — como un reflejo en el vidrio —, pero probablemente sea una casualidad. La ventana del cosmos guarda sus secretos.
tal como lo escribieron los autores, en inglés arXiv:2606.06410
Ultralight axions (ULAs) are well-motivated dark matter particle candidates that arise in many extensions of the Standard Model of particle physics. ULAs with mass $$m_\mathrm{a} \lesssim 10^{-27}$$ eV have been strongly constrained by cosmic microwave background (CMB) observations in temperature and polarization. We fit recent measurements of gravitational lensing of the CMB from \textit{Planck}, the Atacama Cosmology Telescope (ACT) and the South Pole Telescope (SPT-3G) using a state-of-the-art simulation-calibrated nonlinear clustering model for ULAs. We derive the strongest constraints on ULAs in the mass range $$10^{-26}\;\mathrm{eV}\leq m_\mathrm{a}\leq 10^{-24.5}\;\mathrm{eV}$$. ULAs of this mass have been shown to alleviate tensions between inferences of the matter clustering if they compose a few percent of the total dark matter content of the Universe. We conclude that ULAs with a mass of $$10^{-26}$$ eV make up less than 1.5\% of the dark matter and $$10^{-25}$$ eV axions make less than 9\% (both at 95\% confidence level). We identify a slight preference for non-zero axion density at $$10^{-24.5}$$ eV at $$2.1\sigma$$. We find that the preference for ULAs is largely driven by a few data points and that further investigation of non-linear ULA physics is needed to confirm or rule out this signal.
El nombre «axión» surgió de una broma: los físicos tomaron el nombre de un detergente en polvo, porque la nueva partícula «limpiaba» la teoría de una molesta paradoja matemática.