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Tras la pista de la esquiva materia oscura

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11 feb 2013 02:18 GMT

Rebecca Morelle

BBC

Experimento DarkSide50

En una profunda caverna bajo una montaña, un grupo de científicos espera arrojar luz sobre una de las sustancias más misteriosas del Universo: la materia oscura.

El Laboratorio Nacional Gran Sasso se parece más a la guarida de un villano de James Bond que un centro internacional de investigación física.

Está ubicado en las profundidades del Gran Sasso, el pico más alto de la cordillera de los Apeninos, en Italia, y su entrada se esconde detrás de una colosal puerta de acero, a mitad de camino del túnel que atraviesa el macizo.

Pero hay una buena razón para su emplazamiento subterráneo. Los 1.400 metros de roca que lo cubren lo protegen de los rayos cósmicos que bombardean constantemente la superficie de nuestro planeta.

Este lugar ofrece a los científicos el "silencio" que necesitan para entender algunos de los fenómenos más extraños de la física.

Dentro de tres inmensas estancias se llevan a cabo un montón de experimentos, entre ellos el llamado DarkSide50, de reciente creación, que buscará señales de la misteriosa materia oscura.

Todo lo que sabemos y lo que podemos ver en el Universo representa sólo el 4% de lo que hay ahí fuera.

Los científicos creen que el resto se presenta en dos enigmáticas formas.

Según ellos, alrededor de 73% del Universo está compuesto por energía oscura, un campo de energía omnipresente que actúa como una especie de anti-gravedad que impide que el Universo se contraiga en sí mismo.

El otro 23%, según los investigadores, existe en la forma de materia oscura, pero hasta ahora nadie la ha visto.

"Creemos que existe en la forma de partículas. Tenemos protones, neutrones y electrones y todas estas partículas regulares que uno asocia con la construcción de cosas a partir de ellas", explica Chamkaur Ghang, físico de partículas de la University College de Londres.

"Pensamos que la materia oscura es una partícula también, pero de una extraña forma de materia que no percibimos fácilmente".

"Y eso es porque no siente la fuerza electromagnética, la luz no se refleja en ella, no hay una fuerte interacción con ella", dice el científico a la BBC.

Los físicos han llamado a estos aspirantes a materia oscura "partículas masivas que interactúan débilemente" (WIMP, por sus siglas en inglés).

Se cree que millones de estas partículas pasan a través nuestro cada segundo sin dejar rastro.

Pero muy de vez en cuando una de ellas choca con una de las partículas "regulares", y eso es lo que esperan detectar en el experimento DarkSide50.

Dentro de un tanque del tamaño de una casa, una enorme esfera metálica contiene un detector de partículas llamado centelleador.

Este contenedor se llena con 50Kg de argón líquido y una gruesa capa de este mismo elemento en versión gaseosa.

"Si una partícula de materia oscura choca con el argón, el átomo recibe un golpe de energía y rápidamente intenta deshacerse de ella", dice Chang.

"El argón hace esto emitiendo luz, perdiendo protones".

"Pero también carga: algunos electrones se liberan en el lugar de la interacción. Y esos electrones son arrastrados hacia arriba a la capa de gas. Cuando lo golpean se obtiene otro haz de luz".

Búsqueda infructuosa

Hasta ahora, la caza de materia oscura ha demostrado ser elusiva.

Algunos experimentos anteriores afirman haber visto señales de esta materia en la forma de modulación anual.

Esto responde a la idea de que el número de estas partículas cambia con las estaciones.

Y eso ocurre porque cuando la Tierra se mueve alrededor del Sol, se mueve hacia un campo inmóvil de materia oscura.

Durante la mitad del año se estará moviendo con la marea de materia oscura, como cuando uno conduce hacia la lluvia. Pero en la otra mitad el planeta se estará moviendo en contra de esta marea y chocará con menos materia oscura.

Pero otros investigadores han cuestionado esta idea de variaciones temporales.

Otros proyectos han experimentado durante largos períodos de tiempo sin detectar ni una pista de la misteriosa materia.

Uno de ellos, llamado XENON100, que también se encuentra en Gran Sasso, funcionó durante un año, pero sólo pudo ver dos “eventos”. Muy pocos para descartar que se hayan debido a una desviación de la radiación ambiental.

Pero con DarkSide50 parece haber un nuevo empuje para encontrar nuevas respuestas.

Junto a este experimento, otro gran detector, LUX, que se encuentra en una mina de oro en Dakota del Sur, en Estados Unidos, pronto estará activo en internet.

En los próximos años, los científicos preparan detectores aún más ambiciosos, como el XENON1T y LUX-Zeplin, que esperan encontrar la primera evidencia experimental de estas partículas.

"La materia oscura es una meta científica muy importante en la actualidad", dice Aldo Ianni, del equipo de DarkSide50.

"Nos ayudará a entender una gran parte del Universo que aún no conocemos. Sabemos que hay materia oscura, pero necesitamos comprender de qué esta compuesta esta materia".

Carrera hacia una meta oscura

El profesor Stefano Ragazzi, director del Laboratorio Nacional Gran Sasso, espera que el primer atisbo de la materia oscura ocurra en estas instalaciones científicas.

"Hay una competencia entre los diferentes experimentos, y cuando compites quieres llegar primero, no segundo ni tercero", explica Ragazzi.

"La sensación es que la materia oscura está a la vuelta de la esquina, por eso todo el mundo está corriendo para ser el primero en encontrarla".

Sin embargo, admite Ragazzi, siempre existe la posibilidad de que estos experimentos no encuentren nada y la materia oscura puede no estar compuesta de partículas WIMP.

"Podríamos darnos cuenta de que manejamos la hipótesis equivocada… puede ser algo completamente diferente", dice Ragazzi.

"Pero puede ser aún más interesante no encontrar la materia oscura que encontrarla".

En los próximas semanas DarkSide50 estará totalmente equipada, el tanque que la rodea se llenará con agua purificada y entonces los científicos tendrán que observar y esperar.

Pero Ghang cree que a pesar de la incertidumbre, la recompensa por encontrar la esquiva sustancia será grande.

"Si la encontramos, habremos descubierto uno de los secretos mejor guardados de la naturaleza. Y eso sería entender de qué está hecha una cuarta parte del Universo".

"Sería un descubrimiento revolucionario, cambiaría nuestra comprensión del Universo, de como se formó y de la forma en que evolucionó", concluye el investigador.

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