Nuevo detector en la búsqueda de materia oscura

Varios proyectos de investigación se están llevando a cabo en la actualidad para tratar de detectar las partículas que pudiesen formar la misteriosa “materia oscura”, la cual se piensa que dominan en la masa del universo. Sin embargo, los actuales detectores tienen un problema; estos también recogen las partículas de materia ordinaria, los neutrones pasan sobre las partículas de la elusiva materia oscura en los instrumentos que fueron diseñados para su búsqueda.

La físico Jocelyn Monroe del MIT tiene una solución, a través de un nuevo detector desarrollado por su equipo de investigación, del cual acaban de finalizar las pruebas iniciales la semana pasada en el “Laboratorio Nacional de Los Alamos”. Cuando se introduzca este nuevo sistema en los próximos meses junto a uno de los actuales detectores de materia oscura, el nuevo dispositivo debería identificar todas las partes de los neutrones que forman a lo largo, dejando nada más a continuación al otro detector para que identifique a la esquiva materia oscura.

“Los experimentos con materia oscura son muy difíciles”, explica Monroe, que formó parte del proyecto con los estudiantes de posgrado Dianna Cowern, Rick Eyers, Shawn Henderson y Kaboth Asher. El grupo de investigadores buscó una pequeña señal, de un fenómeno que sucede muy rara vez, para ello se orientaron a través de la colisión de una partícula de materia oscura con una de materia ordinaria, produciendo un pequeño y breve haz de luz. Tales destellos pueden ser detectados poniendo un contenedor de líquido profundo subterráneo, para así proteger a la mayoría de las partículas que se apartan y, a continuación, se realiza un revestimiento del contenedor con tubos de fotomultiplicadores que puede recoger las menores de las ráfagas de luz.

El problema es, incluso enterrándolo a una milla bajo tierra, los cálculos muestran que tales detectores recogen muchas más colisiones de partículas de materia ordinaria que de los hechos de las aún desconocidas partículas de materia oscura. Para ser precisos, las colisiones con materia ordinaria debería ocurrir alrededor de 10 mil millones de mil millones de veces (19 órdenes de magnitud) más a menudo que las colisiones con materia oscura. Por lo tanto, aprender a descartar las que son ordinarias en las colisiones es la clave para encontrar lo desconocido en la materia.

Los ingenieros y físicos están tratando de caracterizar los antecedentes, para ello llevaron a cabo mediciones precisas de la energía del espectro de los neutrones de origen. Mediante la comprensión de la naturaleza y la intensidad de estos orígenes, será posible el diseño de materiales de blindaje más eficaces para mantenerlos lejos de los detectores.

Nadie sabe lo que conforma la materia oscura, pero los astrónomos están seguros de que existe debido a la forma en la que su atracción gravitatoria arrastra a otras, cuestión visible en el espacio. Las teorías al respecto son variadas, pero las principales coinciden en que son una clase de partículas subatómicas conocidas como “WIMPS”, las partículas masivas de interacción. Estos son los tipos de partículas, incluyendo una llamada “neutralino”, que debería ser detectable por los experimentos subterráneos profundos.

Los investigadores creen que en los próximos cinco años, se podrá encontrar las verdaderas partículas de materia oscura, aunque algunos experimentos ya han reclamado posibles pruebas definitivas en la resolución de la materia oscura, hasta el momento los resultados afirman sólo ser “sorprendentes y no confirmados”, y por lo tanto no han sido aceptadas por la mayoría de los científicos.

Para probar el nuevo detector, el equipo de Monroe se dirigió al Laboratorio Nacional de Los Alamos, donde instalaron la fuente de neutrones, por la cual, gracias a su sensibilidad puede ser calibrada con precisión. Una vez que el análisis de esa prueba se haya completado, el dispositivo será enviado a un laboratorio subterráneo, más probablemente sea trasladado a la instalación Homestake Mine, una mina de oro antigua con una gran profundidad en Dakota del Sur, que ofrece objetivos multidisciplinarios para proporcionar al mundo la ubicación más profunda para la detección de materia oscura cósmica.

Más información: Massachusetts Institute of Technology