Más cerca de desvelar la materia oscura del universo

Un grupo de físicos pueden haber vislumbrado una partícula que es la principal candidata para ser la misteriosa materia oscura del Universo, pero advierten de que las pruebas concluyentes siguen siendo esquivas.

La búsqueda durante 9 años en un observatorio único emplazado en una antigua mina de hierro a 2.000 metros bajo tierra ha dado como resultado dos posibles detecciones de partículas masivas de interacción débil, o WIMP, por sus siglas en inglés. Pero los físicos dicen que hay un 25 por ciento de posibilidades de que las detecciones sean en realidad ruido de fondo, lo que significa que una caza a nivel mundial en la que participan dos docenas de observatorios y cientos de científicos continuará.

Materia oscura


"Con uno o dos eventos, es difícil. Los números son demasiado pequeños", dijo Tarek Saab, profesor asistente de la Universidad de Florida y una de las decenas de físicos participantes en el Cryogenic Dark Matter Search II, o CDMS II, experimento que se desarrolla en la mina Soudan, en el norte de Minnesota. Un estudio con resultados ha sido publicada en 'Science Express'.

Científicos observaron hace décadas que la velocidad de rotación de las galaxias y el comportamiento de los cúmulos de galaxias no podía explicarse por las fuerzas tradicionales de la gravedad debida solamente a la masa de las estrellas visibles. Otra cosa, algo invisible, imperceptible pero muy potente, tenía que ejercer la fuerza necesaria para hacer rotar las galaxias más rápido de lo previsible.

Lo que vino a ser conocido como "materia oscura" oscura porque no refleja ni absorbe la luz en cualquier longitud de onda se estima ahora que puede abarcar un 23 por ciento del universo. Pero a pesar de las abundantes pruebas de su influencia, nadie ha podido observar directamente la materia oscura.

Gráfico
La materia oscura abarca un 23 por ciento del Universo.


Hay varias posibilidades para la composición de este asunto misterioso, omnipresente. La teoría de la física de partículas WIMP es una de las candidatas más probables. Los WIMP son "de interacción débil", porque, aunque se cree que sus masas son comparables a las masas de los núcleos atómicos, tienen poco o ningún efecto sobre la materia ordinaria. Entre otras cosas, eso los hace extremadamente difíciles de detectar.

Sin embargo, los científicos creen que los WIMP deberían ocasionalmente rebotar los núcleos atómicos, dejando detrás una pequeña cantidad de energía que debería ser posible detectar.

El observatorio CDMS II está situado a media milla bajo tierra debajo de la roca que bloquea la mayoría de las partículas, como los rayos cósmicos de acompañamiento. En el fondo del observatorio se ubican una treintena de detectores de germanio (como el de la imagen) y silicio congelado apenas por debajo del cero absoluto. En teoría, la WIMPs sería una de las pocas partículas que recorren todo el camino a través de la tierra y la roca. Así, deberían ser capaces de golpear de vez en cuando los átomos emplazados en esos detectores, lo que genera una pequeña cantidad de calor, una señal que se observa y registra en los equipos del experimento.

La también investigadora de la Universidad de Florida Durdana Balakishiyeva, y el propio Saab, han participado en el análisis de los datos producidos por el experimento, así como en simulaciones de la respuesta de los detectores. A partir de 2007 han ayudado a poner a prueba muchos de los detectores en el campus de Universidad de Florida en Gainesville que están siendo utilizados en el experimento SuperCDMS, y que incorpora métodos de refrigeración y funcionamiento de la misma manera que se explotan en Minnesota, para comprobar que están a la par.

Las 15 instituciones que participan en CDMS II recogieron datos desde 2003 hasta 2009. Los observadores registraron los dos eventos WIMP posible en 2007, uno el 8 de agosto y la segunda el 27 de octubre. Los científicos habían estimado que cinco detecciones serían suficiente para confirmar los WIMPs, lo que significa que con dos se quedaron cortos, según la CDMS. Pero aunque las dos detecciones no pueden ser concluyentes, ayudan a fijar valores más estrictos sobre la interacción de la WIMPs "con las partículas subatómicas".

Galaxia del Sombrero
La Galaxia del Sombrero (NASA).


"Hasta ahora, no sólo nosotros, sino todo el mundo estaba operando sin estadísticas", dijo Balakishiyeva. "Pero ahora podemos hablar de estadísticas, de alguna manera".

Por lo menos, el hallazgo ayuda a eliminar algunas teorías sobre la materia oscura, elevar el perfil de las WIMP y potencialmente acelerar la carrera para detectarlo. "Mucha gente cree que estamos muy cerca, no sólo nosotros, sino otros experimentos", dijo Saab. "Se espera que en los próximos cinco años o así, alguien va a ver una señal clara", informa Science Daily.

Enlaces recomendados

CDMS - Search for Dark Matter:
http://cdms.berkeley.edu/Education/DMpages/science/essays/DMsearches.shtml

La materia oscura:
http://www.astrofacil.com/Articulos/Materia_oscura/materia_oscura.html

CDMS and SuperCDMS Experiments:
http://cdms.phy.queensu.ca/Public_Docs/SuperCDMS.html