Fracasa el mayor intento de detectar materia oscura

Publicado por el Apr 15, 2011

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Ayer, los científicos del mejor y más sofisticado experimento creado hasta la fecha para detectar partículas de materia oscura tuvieron que admitir que, depués de cien días de intensa investigación y análisis, no han sido capaces de encontrar ni rastro del invisible y misterioso material que del que se supone está hecho más del 20% del Universo en que vivimos. Un jarro de agua fría para la Física, y también para los resultados obtenidos por otros equipos de investigación, convencidos de haber hallado ya pruebas de su existencia.

Tras analizar cuidadosamente los datos del XENON100, Elena Aprile, de la Universidad de Columbia, y sus colegas, no encontraron evidencia alguna de la existencia de WIMPs (Partículas Masivas de Interacción Débil), de las que se cree que se compone la materia oscura. El experimento XENON100 se encuentra en el Laboratorio Nacional Gran Sasso, en Italia, a 1.400 metros de profundidad.

Este nuevo y exhaustivo trabajo (se analizaron durante cien días los datos obtenidos por XENON100 entre enero y junio de 2010) contradice abiertamente los resultados anunciados anteriormente por otros equipos de investigadores, que aseguran haber hallado pruebas de que los WIMPs existen.

A pesar de todo, no significa que la materia oscura no exista en absoluto, sino que ésta resulta mucho más elusiva y difícil de detectar de lo que se creía hasta ahora. Y es precisamente la contradicción de este experimento con otros anteriores lo que supone, según Rafael Lang, miembro del equipo de Aprile “el mayor de los resultados de este análisis”.

En efecto, son muchos los que piensan que el trabajo realizado en el detector de materia oscura más sofisticado construido hasta el momento servirá para ajustar los actuales modelos y teorías sobre las partículas de materia oscura, lo que ayudará a su vez en los futuros intentos de detectar al esquivo WIMP. La investigación será publicada por Physical Review Letters y puede ya consultarse en arXiv.

ELos físicos creen que en nuestro Universo la materia ordinaria, la que forma todas las estrellas, galaxias y planetas que podemos ver, sólo supone un 4% de la masa total. Del resto, cerca de un 23% está hecho de materia oscura y el 73% restante de algo aún más misterioso y desconocido que los científicos llaman “energía oscura” y que se cree que es la responsable de que la expansión del Universo se esté acelerando.

XENON100 es un dispositivo de una sensibilidad extraordinaria y especialmente concebido para “capturar” partículas que no interaccionan (o lo hacen muy poco) con la materia ordinaria. Consta de varias capas de agua, plomo, cobre y otros materiales que, a modo de escudo, retienen cualquier radiación o fuente de energía procedente del exterior que pudiera provocar una falsa señal en el detector.

Es por eso, también, que el laboratorio mismo se encuentra bajo casi un km. y medio de dura roca, bajo la cordillera de los Apeninos. No existe un lugar mejor para proteger un detector así de las radiaciones cósmicas que bombardean continuamente la Tierra.

Tras todos esos filtros, naturales y artificiales, el XENON100 consiste en un tanque que contiene 62 kg. de xenón líquido, un gas cuyos grandes núcleos atómicos constituyen una diana perfecta para que los WIMPS, tras pasar limpiamente a través de la roca y las barreras construidas por los investigadores, choquen con ellos y provoquen una debil reacción que delate su presencia.

Si alguna de estas colisiones se hubiera producido y un WIMP hubiera chocado contra un núcleo de xenón, se habrían producido un débil resplandor de color azul y una pequeña carga eléctrica que los científicos habrían detectado de inmediato con las cámaras y sensores que rodean por completo el detector.

Pero no ha sido así, lo que abre nuevas e inquietantes vías de investigación. Por ejemplo, que la interacción de las partículas de materia oscura con la materia ordinaria (los átomos de los que todos estamos hechos) esté controlada de alguna manera por el bosón de Higgs, el otro gran objetivo de la Física actual, la partícula que sería la responsable de que la materia tenga masa y cuya existencia se está intentando demostrar en el gran colisionador de hadrones europeo, el LHC. Si fuera así, el XENON100 podría empezar a aportar pruebas de esta relación y, por lo tanto, aunque de una forma indirecta, de la existencia del Higgs.

Durante los cien días de análisis, los investigadores creyeron haber encontrado un WIMP hasta en tres ocasiones diferentes. Sin embargo, pudieron comprobar poco después que, en los tres casos, se trató de falsas detecciones. “Fue como una ducha de agua fría”, admite Elena Aprile.

La investigadora y sus colegas confían en que cuando se analicen los datos del XENON100 de un año completo podrán, por fin, anunciar sin ninguna duda la detección de un WIMP. Mientras, los investigadores están ya trabajando en una nueva y mucho mayor versión del detector, en la que se utilizará una tonelada de gas líquido. Estará lista en unos pocos años y dispuesta, de nuevo, a intentar resolver uno de los mayores misterios de la naturaleza.

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