En busca de las partículas de materia oscura

Uno de los grandes secretos del Universo es la llamada materia oscura: esa sustancia misteriosa que parece envolver las galaxias, que no hemos detectado directamente, sólo indirectamente por sus efectos gravitacionales, y que constituye casi el 85% de la materia total del Cosmos.

Bien pues entre las hipótesis para explicar la materia oscura están unas fascinantes partículas teorizadas llamadas partículas masivas de interacción débil, o WIMPs por su acrónimo en Inglés, una idea que ya tiene sus años y que viene sonando desde los años 80 del siglo pasado.

Estas partículas “fantasma”, si es que existen, deben ser super elusivas y aunque su interacción con electrones, protones u otras partículas ocurriría en poquísimas ocasiones, en teoría es posible que estos encuentros se den y por lo tanto habría la posibilidad de encontrarlas.

Bueno pues recientemente dos experimentos de vanguardia, LUX ZEPLIN y XENONnT, han ocupado un lugar central en la búsqueda para detectar estos esquivos WIMPs.

LUX ZEPLIN, ubicado en el fondo de una mina abandonada en Dakota del Sur, EE. UU., es un detector de materia oscura de proporciones épicas. Su núcleo es una cámara de 10 toneladas del elemento Xenón en estado líquido, que permite detectar señales centelleantes de luz generadas cuando partículas misteriosas, como las WIMP, interactúan con el xenón.

Del otro lado del mundo, tenemos el proyecto de investigación XENONnT, que opera en el Laboratorio Nacional Italiano Gran Sasso. XENONnT funciona de forma similar a LUX-ZEPLIN pero su cámara es de 5.9 toneladas.

Ambos instrumentos examinan destellos de luz que se producen cuando los WIMP chocan con los átomos de xenón. Primero se produce un flash de luz inmediatamente después del impacto, pero enseguida se liberan electrones que llegan hasta otros detectores que registran un segundo destello.

Comparando el tamaño y el momento de los destellos, los investigadores pueden distinguir entre los flashes reales del impacto de un WIMP, de los generados, por ejemplo, de electrones liberados por rayos gamma que golpean el detector.

Bien, pues ambos proyectos acaban de reportar formalmente sus primeros resultados.

Aunque ni LUX ZEPLIN ni XENONnT registraron una sola detección directa de los WIMPs, sus resultados están lejos de ser decepcionantes.

De hecho, los experimentos han establecido las restricciones más ajustadas hasta la fecha sobre las propiedades de las escurridizas partículas, gracias a técnicas para reducir el ruido generado por otras partículas que también interaccionan con el líquido.

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Ambos grupos de investigación reportaron resultados con altos grados de confianza y dan fuerza a la idea de que tarde o temprano podríamos detectar las partículas que componen la materia oscura.

Desde luego, hay la posibilidad de que esta no se componga de partículas y sea otra cosa completamente diferente a lo que conocemos: tal vez otras partículas con propiedades muy diferentes a las teorizadas en los WIMPS, tal vez nuestros modelos de la gravedad o del espacio tiempo tienen que ser mejorados, o tal vez otra cosa que hasta ahora no se nos pasa por la cabeza.

En cualquier caso, experimentos como XENONnT y LUX-ZEPLIN ayudan a que pronto encontremos la respuesta.

Referencia:

https://physics.aps.org/articles/v16/s106