Un experimento a 1,6 kilómetros bajo tierra registró un posible indicio de materia oscura
Un grupo de científicos anunció un posible avance en la búsqueda de materia oscura al detectar una interacción de partículas que podría constituir un primer indicio de ese esquivo componente cósmico, aunque por el momento evitaron afirmar que lo hayan detectado de forma definitiva. El hallazgo se produjo en el Laboratorio de Investigación Subterráneo de Sanford, en Dakota del Sur, construido a 1,6 kilómetros de profundidad en una antigua mina de oro de la región de Black Hills, y podría haber involucrado una partícula hipotética conocida como WIMP —por la sigla en inglés de «partícula masiva que interactúa débilmente»—, uno de los principales candidatos para explicar la materia oscura.
La materia ordinaria, la que forma las estrellas, los planetas y las personas, representa apenas alrededor del 15% de toda la materia del universo. Se cree que el resto es materia oscura: no emite ni refleja luz, por lo que resulta invisible al ojo humano y a los telescopios, aunque los científicos confían en su existencia por los efectos gravitacionales que produce a escala galáctica.
Cómo se detectó la señal
El hallazgo se presentó en una conferencia científica en Japón y quedó documentado en un estudio enviado a la revista Physical Review Letters, que describe la interacción entre un átomo de xenón y otra partícula con un comportamiento compatible con el esperado para una WIMP. Según explicaron los investigadores, lo observado pudo haber sido una WIMP chocando contra el núcleo de un átomo de xenón, con una transferencia de energía que produjo un tenue destello de luz ultravioleta y un leve retroceso del núcleo atómico.
El físico de partículas Sam Eriksen, de la Universidad de Bristol y autor principal del estudio, sostuvo que el hallazgo «podría ser el primer indicio de una observación de materia oscura», aunque aclaró que, al tratarse de un evento único, el equipo no está en condiciones de afirmar que efectivamente se trate de materia oscura: la señal todavía no alcanza el umbral estadístico necesario para reclamar un descubrimiento.
El detector que usa diez toneladas de xenón líquido
La observación se dio en el marco del experimento LUX-ZEPLIN, conocido como LZ, diseñado específicamente para captar este tipo de interacciones extremadamente raras entre la materia oscura y la materia ordinaria. El dispositivo emplea diez toneladas de xenón en estado líquido dentro de un gran recipiente cilíndrico, gestionado por el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley, del Departamento de Energía de los Estados Unidos: cuando una partícula se dispersa dentro del xenón, genera destellos de luz cuyas propiedades permiten identificar qué tipo de partícula produjo la interacción.
Richard Gaitskell, vocero de LZ, dijo que el equipo está interesado en recibir comentarios de la comunidad científica luego de un largo trabajo interno. La astrofísica Alvine Kamaha, de la UCLA y coautora del estudio, remarcó la necesidad de someter el hallazgo a un escrutinio extremo antes de sacar conclusiones, y explicó que la evidencia a favor de la materia oscura proviene de sus efectos gravitacionales: aunque no puede observarse en sí misma, se manifiesta en el comportamiento de galaxias y cúmulos de galaxias, que se mueven como si contuvieran mucha más masa que la materia visible. Según Kamaha, la materia oscura funcionó como una suerte de «pegamento cósmico» que permitió la formación de galaxias como la Vía Láctea, y sin ella el universo habría evolucionado de un modo muy distinto.
Los científicos rastrean la materia oscura por varias vías: estudian sus efectos gravitacionales en el universo, intentan producir partículas en aceleradores, y realizan experimentos de detección directa enterrados bajo tierra —como LZ— para aislarlos de los rayos cósmicos mientras esperan la ocasión, extremadamente infrecuente, en que una partícula de materia oscura interactúe con la materia común. Katherine Freese, física teórica de la Universidad de Texas en Austin que no participó del estudio, calificó de «fenomenales» las técnicas de análisis empleadas por el equipo de LZ.
