La colaboración internacional CDMS ha presentado durante una reunión de la Sociedad Americana de Física algunos resultados que podrían corresponder a colisiones de las hipotéticas partículas de materia oscura. Para realizar el estudio, en el que participan la Universidad Autónoma de Madrid y el Instituto de Física Teórica, se han usado detectores de silicio en una mina de Minnesota (EE UU).
Desde hace más de una década la colaboración internacional Búsqueda Criogénica de Materia Oscura (CDMS, por sus siglas en inglés) está a la caza de un nuevo tipo de materia, que no emite ni absorbe radiación electromagnética: la materia oscura. Constituye alrededor del 85 % de toda la materia del universo, pero sus interacciones son extremadamente débiles y es muy difícil de detectar.
Detector de silicio de CDMS. / Fermilab
Pero la semana pasada, en una reunión de la Sociedad Americana de Física, científicos de la colaboración CDMS han informado haber encontrado posibles indicios de estas partículas en sus detectores criogénicos, situados en las profundidades de una antigua mina de hierro en Minnesota, EE UU. La Universidad Autónoma de Madrid (UAM) y el Instituto de Física Teórica (UAM-CSIC) son miembros de la colaboración.
Poco a poco, se va haciendo la luz sobre la materia oscura. El cemento del universo, la enigmática materia que mantiene unidas las estrellas y las galaxias, que no emite ni absorbe luz, está cada vez más cerca de ser capturada. Científicos del Instituto Tecnológico de Massachusetts han hallado indicios de esta materia en una antigua mina de hierro convertida en centro de investigación en Soudan, Minnesota (EEUU).
A pesar de que se cree que, juntas la energía y la materia oscura forman el 96% de la materia del universo, nunca se ha conseguido probar realmente la existencia de estas partículas.
Son partículas que no interactúan con la luz, pero sí son capaces de desviarla. Mediante el sistema de lentes gravitatorias se puede detectar la materia oscura, o al menos la falta de materia ordinaria, cuando ésta desvía los rayos de luz. Esa materia "borrosa" que queda, que observaron ya hace un siglo diversos astrónomos, es la materia oscura. Un material que se niega a ser capturado.
Mediante el sistema CDMS (Búsqueda Criogénica de Materia Oscura), cientos de científicos buscan resolver el enigma. Ésta materia atraviesa constantemente la tierra sin causar ningún efecto, sin ser detectada. Pero cuando golpea el núcleo de un átomo hace acto de presencia. Durante años se han utilizado placas de germanio congeladas a casi cero absoluto, aisladas en las minas subterráneas, para que, cuando las partículas de materia oscura atraviesen el núcleo de sus átomos, la temperatura varíe y se pueda probar su existencia.
Según los investigadores, se registraron tres eventos con las mismas características que corresponderían a colisiones de materia oscura con los átomos de silicio de los detectores. Aunque existen procesos ordinarios, producidos por procesos de desintegración o inducidos por rayos cósmicos, que podrían dar señales similares, un análisis detallado muestra que sólo se esperarían 0,7 de estos.
Si el resultado se interpreta en términos de partículas de materia oscura, los indicios corresponderían a partículas con una masa de aproximadamente nueve veces la masa del protón.
La búsqueda directa de materia oscura consiste en identificar las colisiones de este tipo de partículas con nucleos atómicos en detectores como CDMS, bautizado como la colaboración. Estos experimentos se sitúan en laboratorios subterráneos para apantallar los rayos cósmicos que, de otro modo, serían demasiado abundantes.
Diversos modelos de física de partículas proporcionan candidatos a materia oscura. Entre los más interesantes se encuentran las partículas masivas con interacciones débiles (WIMPs, de sus siglas en inglés). Estas partículas se formarían en el universo temprano, instantes después del Big Bang, y permanecerían hasta nuestros días, contribuyendo además a la formación de galaxias.
MultiDark es un proyecto español de excelencia que reúne a la mayor parte de la comunidad científica española que investiga en el campo de la materia oscura. Está financiado durante cinco años por el Programa Consolider-Ingenio 2010 del Ministerio de Economía y Competitividad y comenzó su andadura en 2010.
El proyecto está formado por 11 grupos teóricos, experimentales y astrofísicos con investigadores pertenecientes a 18 universidades e institutos de investigación españoles, e incluye también a 11 investigadores senior pertenecientes a instituciones extranjeras. En total, están involucrados actualmente en el proyecto alrededor de 120 investigadores.
Poco a poco, se va haciendo la luz sobre la materia oscura. El cemento del universo, la enigmática materia que mantiene unidas las estrellas y las galaxias, que no emite ni absorbe luz, está cada vez más cerca de ser capturada. Científicos del Instituto Tecnológico de Massachusetts han hallado indicios de esta materia en una antigua mina de hierro convertida en centro de investigación en Soudan, Minnesota (EEUU).
A pesar de que se cree que, juntas la energía y la materia oscura forman el 96% de la materia del universo, nunca se ha conseguido probar realmente la existencia de estas partículas.
Son partículas que no interactúan con la luz, pero sí son capaces de desviarla. Mediante el sistema de lentes gravitatorias se puede detectar la materia oscura, o al menos la falta de materia ordinaria, cuando ésta desvía los rayos de luz. Esa materia "borrosa" que queda, que observaron ya hace un siglo diversos astrónomos, es la materia oscura. Un material que se niega a ser capturado.
Mediante el sistema CDMS (Búsqueda Criogénica de Materia Oscura), cientos de científicos buscan resolver el enigma. Ésta materia atraviesa constantemente la tierra sin causar ningún efecto, sin ser detectada. Pero cuando golpea el núcleo de un átomo hace acto de presencia. Durante años se han utilizado placas de germanio congeladas a casi cero absoluto, aisladas en las minas subterráneas, para que, cuando las partículas de materia oscura atraviesen el núcleo de sus átomos, la temperatura varíe y se pueda probar su existencia.
Según los investigadores, se registraron tres eventos con las mismas características que corresponderían a colisiones de materia oscura con los átomos de silicio de los detectores. Aunque existen procesos ordinarios, producidos por procesos de desintegración o inducidos por rayos cósmicos, que podrían dar señales similares, un análisis detallado muestra que sólo se esperarían 0,7 de estos.
Si el resultado se interpreta en términos de partículas de materia oscura, los indicios corresponderían a partículas con una masa de aproximadamente nueve veces la masa del protón.
“Aunque estos resultados no son suficientes como para anunciar inequívocamente la detección de materia oscura, son muy prometedores”, explica David G. Cerdeño, miembro del proyecto MultiDark, quien dirige la participación de la UAM y el Instituto de Física Teórica en la colaboración CDMS.La existencia de grandes cantidades de materia oscura en el Universo es necesaria para explicar las observaciones astrofísicas y cosmológicas a distintas escalas en el Universo. Hoy en día sabemos que es aproximadamente siete veces más abundante que la materia ordinaria y que, de hecho, forma grandes estructuras alrededor de las galaxias. Sin embargo, desconocemos su naturaleza.
“Para investigar esta posible señal se necesitarán más datos. La colaboración prevé comprobar estos resultados con un nuevo detector de germanio (SuperCDMS) que está operativo desde principios de 2013. La detección e identificación de la materia oscura constituye uno de los retos más interesantes de la física de partículas y astropartículas”, agrega el investigador.
La búsqueda directa de materia oscura consiste en identificar las colisiones de este tipo de partículas con nucleos atómicos en detectores como CDMS, bautizado como la colaboración. Estos experimentos se sitúan en laboratorios subterráneos para apantallar los rayos cósmicos que, de otro modo, serían demasiado abundantes.
Diversos modelos de física de partículas proporcionan candidatos a materia oscura. Entre los más interesantes se encuentran las partículas masivas con interacciones débiles (WIMPs, de sus siglas en inglés). Estas partículas se formarían en el universo temprano, instantes después del Big Bang, y permanecerían hasta nuestros días, contribuyendo además a la formación de galaxias.
MultiDark es un proyecto español de excelencia que reúne a la mayor parte de la comunidad científica española que investiga en el campo de la materia oscura. Está financiado durante cinco años por el Programa Consolider-Ingenio 2010 del Ministerio de Economía y Competitividad y comenzó su andadura en 2010.
El proyecto está formado por 11 grupos teóricos, experimentales y astrofísicos con investigadores pertenecientes a 18 universidades e institutos de investigación españoles, e incluye también a 11 investigadores senior pertenecientes a instituciones extranjeras. En total, están involucrados actualmente en el proyecto alrededor de 120 investigadores.
Pasado y futuro del universo
Después de 3 años utilizando el germanio, los científicos, al ser incapaces de obtener resultados satisfactorios, decidieron cambiar de material. El silicio, mucho más sensible a las colisiones de partículas de baja energía, parecía más propicio para la detección de materia oscura. Y en efecto, lo ha sido. Ocho detectores creados con este material han conseguido registrar tres eventos que podrían representar colisiones de partículas masivas de interacción débil (WIMPs).
Estos nuevos indicios están lejos del objetivo de aislar y capturar la materia, pero son muy positivos para la investigación, que durante años no ha dado frutos. Los científicos han fijado la señal en un nivel de confianza del 99,81 por ciento (o alrededor de tres sigma en el lenguaje estadístico). Sin embargo, no será hasta dentro de varios meses cuando puedan explicar exáctamente lo que han encontrado y si son verdaderamente señales que conducen a la ambicionada materia oscura.
Descubrir la materia oscura es crucial para conocer el universo. Cómo se formó y cómo se expande. Gracias a su estudio se pueden descubrir más cúmulos de galaxias, como afirma el astrofísico Rashid Sunyaev del Instituto Max Planck, y comprender cómo crece el universo, como fue en el pasado y cómo será en el futuro.
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