Las campanas de cristal permanecen en silencio mientras los físicos buscan materia oscura

Detector del CDMS hecho de cristal de germanio

Un experimento de los Estados Unidos retoma la cabeza en la competitiva carrera.

Científicos del experimento Búsqueda de Materia Oscura Criogénica (CDMS) anunciaron hoy que habían retomado la cabeza en la carrera mundial por encontrar las partículas que forman la materia oscura. El experimento CDMS, llevado a cabo a unos 800 metros de profundidad en una mina en Soudan, Minnesota, establece de nuevo las mejores restricciones para las propiedades de los candidatos a materia oscura.

“Con nuestro nuevo resultado hemos dado un salto a la cabeza de la competición”, dijo Blas Cabrera de la Universidad de Stanford, co-portavoz del experimento CDMS, para el que el Laboratorio del Acelerador Nacional Fermi del Departamento de Energía alberga la dirección del proyecto. “Hemos logrado los límites más restrictivos del mundo en cómo de a menudo interactúan las partículas de materia oscura con la materia común y cómo de pesadas son, en particular en el rango de masas teóricamente favorecido de más de 40 veces la masa del protón. Nuestro experimento es ahora lo bastante sensible para escuchar WIMPs incluso si tocan las “campanas” de nuestro detector de cristal de germanio sólo un par de veces al año. Hasta ahora, no hemos escuchado nada”.

WIMPs, o partículas masivas de interacción débil, son el principal candidato para los bloques fundamentales de materia oscura, que cuenta con el 85 por ciento de toda la masa del universo. Ciento de miles de millones de WIMPs pueden haber pasado por tu cuerpo mientras leías estas frases.

“Estamos disgustados por no ver los WIMPs en esta ocasión. Pero la ausencia de fondo en nuestro ejemplo demuestra la potencia de nuestros detectores conforme entramos en territorio interesante”, dijo el co-portavoz de CDMS Bernard Sadoulet, de la Universidad de California en Berkeley.

Si existen, los WIMPs podrían interactuar con la materia ordinario a razones similares a las de los neutrinos de baja energía, las esquivas partículas subatómicas descubiertas en 1956. Pero para asumir toda la materia oscura del universo y el tirón gravitatorio que produce, los WIMPs deben tener masas de aproximadamente mil millones de veces más que los neutrinos. La colaboración CDMS encontró que si los WIMPs tienen 100 veces la masa del protón (aproximadamente 100 GeV/c2) colisionarían con un kilogramo de germanio menos de unas pocas veces al año; de otra forma, el experimento CDMS los habría detectado.

“La naturaleza de la materia oscura es uno de los misterios en la física de partículas y la cosmología”, dijo el Dr. Dennis Kovar, Director Asociado Interino de Física de Alta Energía en la Oficina Científica del Departamento de Energía. “Felicitamos a la colaboración CDMS por mejorar la sensibilidad y establecer un nuevo límite en la búsqueda de la materia oscura”.

El experimento CDMS está situado en el Laboratorio Subterráneo de Soudan, aislado de los rayos cósmicos y otras partículas que podrían imitar las señales esperadas para las partículas de materia oscura. Los científicos manejan detectores del CDMS ultrasensibles en condiciones de sala limpia a una temperatura de aproximadamente 40 milikelvin, cerca del cero absoluto. Los físicos esperan que los WIMPs, si es que existen, viajen a través de la materia ordinaria, dejando raramente un rastro. Si los WIMPs cruzaron ocasionalmente un detector del CDMS detector, ocasionalmente uno de los WIMPs impactaría en un núcleo de germanio. Como un martillo golpeando una campana, la colisión crearía vibraciones en la red cristalina del detector, lo cual los científicos podrían detectar. No habiendo observado tales señales, el experimento CDMS establece límites a las propiedades de los WIMPs.

“Las observaciones realizadas con telescopios han demostrado repetidas veces que la materia oscura existe. Es la materia que mantiene unidas todas las estructuras cósmicas, incluyendo nuestra propia Vía Láctea. Las observación de WIMPs finalmente revelaría la naturaleza subyacente de esta materia oscura, la cual juega un papel tan crucial en la formación de galaxias y evolución de nuestro universo”, dijo Joseph Dehmer, director de la División de Física para la Fundación Nacional de Ciencia.

El descubrimiento de los WIMPs requeriría extensiones del marco de trabajo teórico conocido como Modelo Estándar de partículas y sus fuerzas. El 22 de febrero, la colaboración CDMS presentó su resultado a la comunidad científica en el Octavo Simposio de UCLA sobre Materia Oscura y Energía Oscura.

“Este es un resultado fantástico”, dijo el Profesor de UCLA David Cline, organizador de la conferencia.

El resultado del CDMS comprueba la viabilidad de los nuevos conceptos teóricos que se han propuesto.

“Nuestros resultados restringen los modelos teóricos tales como la supersimetría y los modelos basados en dimensiones extra del espacio-tiempo, el cual predice la existencia de WIMPs”, dijo el director del proyecto CDMS Dan Bauer, del Fermilab del Departamento de Energía. “Para la masa esperada para los WIMP a partir de estas teorías, somos de nuevo los más sensibles del mundo, retomando el liderato del experimento Xenon 10 en el Laboratorio Gran Sasso en Italia. Ganaremos otro factor de tres en sensibilidad continuando con la recopilación de datos con nuestros detectores en el laboratorio de Soudan hasta el final de 2008”.

Una nueva fase del experimento CDMS con 25 kilogramos de germanio está planeada para la instalación SNOLAB en Canadá.

“El experimento de 25 kilogramos tiene un claro potencial de descubrimiento”, dijo el Director del Fermilab Pier Oddone. “Cubre una gran cantidad del territorio predicho por las Teorías Supersimétricas”.


Autor: Kurt Riesselmann
Fecha Original: 25 de febrero de 2008
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Comment (1)

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