¿Puede este experimento indentificar la materia oscura?

“La cuestión principal que queremos abordar”, dice Gianfranco Bertone a PhysOrg.com, “es qué es la materia oscura”.

Bertone es un científico del Instituto de Astrofísica de París, que trabaja en la comprensión de la materia oscura, la cual conforma la mayor parte de la materia del universo. Él y sus colegas, David Cerdeño del Instituto de Física Teórica en Madrid y Juan Collar y Brian Odom de la Universidad de Chicago, han estudiado cómo combinar los datos de distintos experimentos para obtener restricciones más estrictas sobre las partículas de materia oscura, y, con suerte, identificarlas.

Cámara de burbujas

Su trabajo se ha publicado en Physical Review Letters en un artículo titulado “Identification of Weakly Interacting Massive Particles Through a Combined Measurement of Axial and Scalar Couplings (Identificación de Partículas Masivas de Interacción Débil a través de medidas combinadas de acoplamientos escalares y axiales)”.

“Muchos experimentos y observaciones apuntan a la existencia de alguna forma de materia que es distinta de la materia común que forma las estrellas, planetas e incluso a la gente”, explica Bertone. Dado que la materia oscura es tan predominante en el universo, muchos científicos están interesados en una mejor comprensión de su papel en la física fundamental, así como en la formación del universo. “Hay esfuerzo por clarificar la naturaleza de la materia oscura”.

Bertone explica que existen tres aproximaciones principales a la detección de partículas de materia oscura, las cuales probablemente son partículas masivas de interacción débil (WIMPs). La primera, comenta, son métodos en tierra usando aceleradores de partículas, como el Gran Colisionador de Hadrones que se espera que entre en funcionamiento el año próximo en el CERN. “Los científicos esperan encontrar partículas en los aceleradores que pudieran ser parecidas a la materia oscura encontrada en el resto del universo”.

El siguiente método de detección es uno de observación indirecta. Observando el espacio, dice Bertone, los científicos “buscan alguna señal debida a la interacción de las partículas entre ellas”.

La estrategia expuesta en el artículo pertenece a la tercera aproximación, que es construir un gran detector y esperar a que una partícula de materia oscura interactúe con la materia común. “Para mostrar la potencia de esta técnica, nos centramos en un experimento llamado COUPP”, dice Bertone. “Es una cámara de burbujas, muy similar a las que se han usado en otros campos”.

Explica que cuando las partículas de materia oscura entran en la cámara, ésta libera una diminuta cantidad de energía, y es visible en forma de burbujas. “En caso de detección positiva, la idea es cambiar el líquido diana de la cámara de burbujas y repetir el experimento. Mediríamos la razón entre los dos objetivos distintos y cruzando los resultados podríamos obtener las propiedades de las partículas de materia oscura con mayor precisión”.

Existen problemas tecnológicos con esta configuración, admite Bertone. “Si manejas la cámara de burbujas a nivel del suelo, tienes un número descomunal de burbujas, dado que muchas partículas entran e interactúan con el núcleo”. Para reducir este “fondo” de materia común, Bertone dice que la cámara de burbujas debe colocarse profundamente bajo tierra.

“El grupo de Juan Collar ha construido un prototipo en el Fermilab de Chicago, que aún está en sus fases iniciales y bajo desarrollo”, explica Bertone. Apunta que la principal ventaja del detectar de la cámara de burbujas es que puede funcionar a temperatura ambiente. “La mayor parte del tiempo, cuando buscamos diminutas señales, es necesario hacerlo a muy bajas temperaturas. Ser capaces de hacer esto a temperatura ambiente hace las cosas más fáciles y baratas”.

Bertone dice que el plan para “escalar” la cámara prototipo en Chicago está avanzando, junto con otros experimentos de materia oscura que se intentan a lo largo del mundo. La técnica que han propuesto, sin embargo, puede aplicarse a cualquier experimento, y puede incluso usarse para combinar datos de distintos experimentos. “Vivimos momentos de entusiasmo”, continúa. “Estoy ansioso por ver los resultados de todos los experimentos de materia oscura. Realmente podríamos estar cerca de descubrir nuevas cosas”.

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Autor: Miranda Marquit
Fecha Original: 22 de octubre de 2007
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