Carrera por detectar la materia oscura
Escrito por Kanijo en Astronomía, Física, TecnologíaEn profundos laboratorios bajo tierra de todo el mundo, se está llevando a cabo una carrera de tecnología punta para descubrir la materia oscura, el invisible pegamento cósmico que se cree que mantiene unidas a las galaxias en lugar de desmembrarse con su giro.
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Quienquiera que descubra la naturaleza de la materia oscura resolvería uno de los mayores misterios de la ciencia moderna y tendría garantizado en Premio Nobel. Aunque es algo más que un ejercicio mental. Descifrar la materia oscura – junto con una mejor comprensión de otra misteriosa fuerza llamada energía oscura – podría ayudar a revelar el destino del universo.
Las anteriores búsqueda de esta hipotética materia no han dado ningún resultado, pero esto no ha echado atrás a un par de docenas de equipos de investigación que llenan de tuberías la oscuridad de minas abandonadas y túneles buscando una efímero visión.
Las máquinas para detectar materia oscura de hoy son más potentes que las generaciones anteriores, pero incluso la mejor ha fallado hasta ahora al captar el olor de la materia. Muchos equipos están actualmente construyendo detectores mayores o jugando con nuevas tecnologías que ayuden en la búsqueda.
”Estamos en la edad de oro de la búsqueda de materia oscura”, dijo Sean Carroll, físico teórico del Instituto Tecnológico de California quien no desempeña ningún papel en los experimentos. “Tiene aspecto de que sucederán algunos grandes avances”.
La verdad es que los científicos aún están a oscuras sobre la materia oscura. La teoría predominante es que está hecha de diminutas partículas exóticas dejadas por el Big Bang hace 13,7 mil millones de años. Se piensa que la materia oscura constituye un cuarto de la masa del universo, y toma su nombre del hecho de que no emite nada de luz ni calor. Los astrónomos saben de su existencia debido a la guerra de tirones gravitatorios con las estrellas y galaxias.
Saber que la materia oscura existe está muy lejos de saber qué es. La mayor parte de experimentos están buscando unas partículas teóricas llamadas WIMPS – o partículas masivas de interacción débil – el principal candidato a la materia oscura.
La máquinas de construcción personalizada bajo tierra están esperando el extraño momento que un WIMP impacte en su núcleo atómico y provoque un retroceso elástico. Los experimentos tienen que realizarse bajo tierra para evitar que los rayos cósmicos interfieran con los resultados.
El investigador de materia oscura Neil Spooner de la Universidad de Sheffield en Inglaterra lo resume de esta forma: “Tienes una aguja en un pajar y tratas de quitar la paja. Necesitas una mejor tecnología para obtener el evento que buscas y descartar la basura”.
Los experimentos subterráneos se llevan a cabo en una mina de hierro abandonada de Minnesota y en grutas de Canadá, Inglaterra, Francia, Italia, Japón y Rusia. El mes pasado, la Fundación Nacional de Ciencia escogió la mina de oro abandonada de Homestake en Dakota del Sur para albergar uno de los laboratorios más grandes y profundos del mundo en su tipo – mayor que seis Empire State Building apilados bajo tierra.
La competición es encarnizada y los físicos discuten sobre qué tecnología funciona mejor.
El que ha ido a la cabeza durante los últimos años, llamado CDMS o buscador criogénico de materia oscura, usa silicio ultrafrío y cristales de germanio cada uno de tamaño de un disco de hockey para filtrar las indicadoras vibraciones de una colisión de un WIMP. Dispositivos más nuevos usan gases nobles como el xenón o tecnologías emergentes como las cámaras de burbujas líquidas supercalientes.
“No existe un experimento o detector perfecto de materia oscura. Todos tienen sus peculiaridades y limitaciones”, dijo Juan Collar, físico de partículas de la Universidad de Chicago y parte de un equipo llamado COUPP.
Los científicos se han dado cuenta de que tendrían que estar dentro para hacer una comprobación de la realidad.
“Es posible que no importa lo grande que sea el experimento que construyas, puede que no encuentres nada”, dijo Steve Ahlen de la Universidad de Boston, quien junto a sus colaboradores del Instituto Tecnológico de Massachusetts y la Universidad de Brandeis, está construyendo un prototipo que se colocará bajo tierra el próximo año en un lugar aún por determinar.
Ha habido algunas falsas alarmas. En 2000, unos científicos italianos que trabajaban en un laboratorio subterráneo cerca del Monte Gran Sasso en Italia, afirmaron haber detectar señales de la materia oscura. Pero nadie ha sido capaz de reproducir los resultados y la afirmación no está reconocida por la comunidad científica. Los investigadores italianos desde entonces han estado trabajando en un detector de segunda generación y esperan presentar nuevos resultados el próximo año.
Esta primavera, un grupo rival liderado por Elena Aprile de la Universidad de Columbia, que también trabaja en Gran Sasso, asombró a sus colegas anunciando en una reunión científica que su proyecto de gas líquido llamado XENON10 es más sensible y rechaza más ruido de fondo de que detector CDMS.
“Cuanta mayor sensibilidad tengas, más cercano estás de la verdad”, dijo Aprile.
El portavoz de CDMS, Bernard Sadoulet de la Universidad de California en Berkeley, dijo que esto ayuda a tener más de una tecnología en busca de la materia oscura para comprobar los resultados. Añadió que su equipo ha estado recibiendo datos con un detector de mayor escala desde el año pasado y esperan retomar el liderazgo de la sensibilidad.
La búsqueda de la materia oscura data de los años 30 cuando el astrónomo suizo Fritz Zwicky de Caltech, observando a través del telescopio, determinó que faltaba algo de masa en el universo registrando los movimientos celestes. Llevó un tiempo que cuajase la idea, pero ahora es el tema de una intensa búsqueda subterránea.
Los detectores de materia oscura son caros de construir e incluso más caros de mejorar y manejar. Muchos proyectos están patrocinados por una mezcla de fuentes. Por ejemplo, la Fundación Nacional de Ciencia ha invertido unos 21 millones de dólares durante el año fiscal de 2000 en seis proyectos que incluyen CDMS y XENON10.
Los científicos también buscan la materia oscura en el espacio. La NASA planea lanzar el próximo año el telescopio GLAST para estudiar las estallidos de rayos gamma que pueden ser creados por colisiones de materia oscura. Y es posible que los investigadores creen materia oscura en el laboratorio – como en el Gran Colisionador de Hadrones enterrado bajo la frontera franco-suiza – incluso antes de que se confirme en el cosmos o bajo tierra.
No todas las búsquedas de materia oscura apuestan su dinero por los WIMPS.
El Experimento de Materia Oscura de Axiones en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore ha estado buscando otra partícula teórica llamada axión. La primera fase del proyecto finalizó en 2003 sin señales. Recientemente obtuvo la luz verde del Departamento de Energía para actualizar el experimento.
El tiempo que durará la búsqueda de la materia oscura es algo que nadie sabe.
“La bola de cristal está borrosa”, dijo el físico Leslie Rosenberg, a co-portavoz del proyecto axión, añadiendo que, “La naturaleza de la materia oscura será revelada”.
Más información en Internet sobre experimentos de materia oscura: http://lpsc.in2p3.fr/mayet/dm.php
Autor: Alicia Chang
Fecha Original: 12 de agosto de 2007
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