¿Qué es la materia oscura?

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Materia oscuraTal vez la ciencia está de nuevo de moda. O tal vez la “materia oscura” es un caso de notable éxito de publicidad científica — ¿quién no se sentiría atraído por un nombre como ese?. Y de nuevo, puede que la gente simplemente quiera saber qué demonios es eso que forma la gran mayoría del universo, una pregunta a la que la ciencia sólo ha proporcionado una respuesta muy superficial.

Sea cual sea la razón, una charla del físico Peter Fisher en el Museo Americano de Historia Natural en la ciudad de Nueva York, llenó el aforo el 12 de abril en un teatro con asientos para más de 400 personas, con el personal del museo negando la entrada a disgustados espectadores y al menos a un caballero que trababa de abrirse paso hacia la charla como si se tratara de atravesar las cuerdas de terciopelo de un club nocturno.

Fisher, del Instituto Tecnológico de Massachusetts, dio a su considerable audiencia un ordenado recorrido sobre lo que conocemos de la materia oscura y lo que esperamos encontrar en los próximos años. Comenzó explicando una conocida, pero no obstante que siempre deja la boca abierta, consecuencia de la teoría cosmológica moderna: La materia que podemos ver y tocar, todos los átomos y moléculas que existen, apenas son un 4 por ciento del universo. El resto es materia oscura, una invisible sustancia discernible sólo por sus efectos gravitatorios sobre estructuras a gran escala, tales como cúmulos galácticos, y energía oscura, bajo cuya influencia la expansión del universo parece estar acelerando.

Fisher eligió centrarse en el primer problema. “No voy a hablar mucho sobre la energía oscura, debido a que nadie tiene una pista sobre lo que es”, comentó Fisher. Esto no es del todo sorprendente, dado que el caso de la energía oscura no se conoció hasta finales de la década de 1990. La materia oscura, por otra parte, está en un suelo más firme, gracias a una larga historia científica que se extiende hasta la década de 1930, cuando el astrónomo del Instituto Tecnológico de Californiaf Fritz Zwicky notó que las galaxias del cúmulo Coma se movían como si tuviesen mucha más masa que la observable.

Los físicos incluso podrían identificar al culpable de la materia oscura en un futuro cercano. “Podríamos llegar a ella desde un distinto número de caminos”, dice Fisher, añadiendo que “la persona que la encuentre tendrá un rápido viaje a Estocolmo”, donde se entregan los Premios Nobel.

Para empezar, el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) en Europa, podría producir materia oscura en sus potentes colisiones de partículas que están rompiendo todos los registros. El problema, dice Fisher, es que los físicos del LHC podrían no ser capaces de reconocer las firmas de la materia oscura que han creado. En experimentos más enfocados, los físicos están tras la pista de la materia oscura ambiental — Fisher señala que, de acuerdo con las teorías predominantes, el teatro en el que habló contenía aproximadamente tres partículas de materia oscura por litro de aire. Eso puede parecer mucho, pero entre las aproximadamente 1020 partículas restantes en cada litro, la materia oscura sigue siendo esquiva.

En experimentos tales como XENON100 y CDMS, los físicos han colocado sensores criogénicos en laboratorios subterráneos, protegidos de los rayos cósmicos por la roca, con la esperanza de que las partículas de materia oscura que pasen inducirán sutiles pero reveladores retrocesos o efectos de ionización cuando reboten en los átomos de los detectores. Esos experimentos han colocado algunas restricciones a la fuerza de la interacción de la materia oscura con la materia común, pero Fisher cree que los detectores tendrán que hacerse 100 veces más sensibles antes de que se encuentre una señal concluyente de materia oscura. Dado que su sensibilidad ha aumentado en un factor de 10 cada seis o siete años, en parte por el incremento en la masa del detector, “Creemos que será en otra década”, comenta Fisher.

Un problema con esas búsquedas es que las partículas conocidas como neutrinos pueden imitar el tipo partícula masiva de interacción débil, o WIMP, que es el candidato más probable para la materia oscura. Si los detectores subterráneos crecen hasta cierto tamaño – aproximadamente 10 veces el tamaño de la generación actual – sin observar los efectos de la materia oscura, comenta Fisher, las interacciones de los neutrinos generarán un nivel irreducible de ruido de fondo en el cual se perdería cualquier supuesta señal de materia oscura. Fisher es parte de un grupo que busca sortear estos problemas mediante un detector que pueda discriminar la dirección de una partícula entrante, ya sea un neutrino, materia oscura o cualquier otra cosa. El experimento DMTPC, que se instalará bajo el suelo de Nuevo México, debería por tanto ser capaz de discernir mejor los neutrinos, que nos llegan en un flujo desde el Sol, de la materia oscura, cuyo modelo sugiere que deberían pasar a través de la Tierra en una dirección predecible cuando el planeta rota y el Sistema Solar se mueve a través de la galaxia.



Autor: John Matson
Fecha Original: 17 de abril de 2010
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