Nueva y mayor evidencia de materia oscura. Su descubrimiento puede ser inminente

En las profundiades de una mina de hierro abandonada en el norte de Minnesota, los físicos pueden haber visto la señal más clara detectada hasta ahora de materia oscura, la misteriosa sustancia que se cree que constituye el 90% de la masa del universo.

Se estima que el universo está compuesto por un 73% de energía oscura, un 23% de materia oscura y tan sólo un 4% de materia ordinaria.

La colaboración Cryogenic Dark Matter Search (CDMS) ha anunciado que su experimento ha observado sorprendentes atisbos de lo que podría ser la materia oscura.

El experimento CDMS II funciona a unos 750 metros de profunidad en la mina Soudan, en busca de las llamados partículas masivas de interacción débil (WIMPs), que se cree que constituyen la materia oscura.

El experimento consiste en cinco baterías de detectores. Cada una contiene seis dispositivos con cristales de cristales de germanio o de silicio ultrapuros a una temperatura de 40 millikelvin, un poco por encima del cero absoluto. Estos dispositivos están diseñados para detectar partículas de materia oscura observando a la energía liberada cuando una partícula se estrella en un núcleo de germanio o de silicio.

El problema es que muchas otras partículas - como los rayos cósmicos y las emitidos por la radioactividad de la roca circundante - pueden crear señales en el detector que se parezcan a la materia oscura. Así que el experimento ha sido cuidadosamente diseñado para proteger a los cristales del ruido de fondo. La idea es que cuando el detector funciona durante mucho tiempo sin ver a las partículas de fondo, entonces si se ve algo, es más probable que una partícula de materia oscura.

¿Señal o el ruido?

Cuando el equipo de CDMS II examinó el análisis de sus últimos datos - después de la contar todas las partículas de fondo posibles y los errores en sus detectores - les esperaba una sorpresa. Sus modelos estadísticos predijeron que iban a ver 0,8 eventos durante un período de datos entre 2007 y 2008, sin embargo vieron 2.

El equipo no está reclamando el descubrimiento de materia oscura, porque el resultado no es estadísticamente significativo. Existe 1 entre 4 la probabilidades de que se deba simplemente a fluctuaciones del ruido de fondo. Si el experimento hubiera observado visto cinco eventos sobre el ruido de fondo esperado la evidencia de materia oscura habría sido mucho más fuerte.

Sin embargo, el equipo no puede descartar la posibilidad de que los dos eventos se deban a la materia oscura. Ambos tienen características compatibles con los esperados de las WIMPs.

El equipo de CDMS II pretende refinar el análisis de sus datos en los próximos meses. Además, ha iniciado la construcción de nuevos detectores en la mina, con lo que será tres veces más sensible que la configuración existente. Estos "SuperCDMS" detectores se espera que se pongan en marcha a mediados del próximo año.

Señales desde el espacio

A pesar de las reservas, hay una sensación palpable de que la detección incontrovertible de la materia oscura es inminente. Los telescopios en el espacio como PAMELA han observado que las partículas podrían proceder de la aniquilación de materia oscura en nuestra Galaxia. Se han realizado observaciones similares mediante el experimento llamado ATIC en un globo. Pronto, el Large Hadron Collider (LHC) se empieza a colisionar protones en la esperanza de crear materia oscura.

Dan Tovey de la Universidad de Sheffield, Reino Unido, que trabaja en el detector LHC ATLAS, dice que, si bien los resultados de CDMS no son estadísticamente significativos, están destinados a generar entusiasmo en el LHC. "Estoy seguro de que estarán buscando [los resultados] con mucho interés", añade.

Tovey señala que, incluso si los experimentos de detección directa como el CDMS encontrara pruebas de la materia oscura, el LHC tiene que crearla para que podamos comprender la física subyacente. Por ejemplo, la teoría de la supersimetría predice una tipo de materia oscura que será el blanco de las búsquedas en el LHC.

"El aspecto realmente interesante de todo esto es que si vemos una señal en un experimento de detección directa de materia oscura y una señal para que la supersimetría en el LHC, podemos comparar ambas observaciones e investigar si son compatibles unas con otras", concluye Tovey.

Fuente original
Publicado en Odisea cósmica