La búsqueda subterránea de materia oscura

Fuente: BBC Mundo.

Un experimento subterráneo para tratar de encontrar de qué está hecha la elusiva materia oscura del Universo será reubicado a Canadá.
La llamada Búsqueda Criogénica de Materia Oscura II (CDMSII en sus siglas en inglés) intenta detectar eventos bajo la superficie de la Tierra que podrían contener las partículas de la materia oscura, la elusiva materia de la que está hecha la mayor parte del Universo.
El CDMSII está actualmente ubicado en el Laboratorio Subterráneo Soudan, en una mina a 800 metros bajo la superficie en Minesota, Estados Unidos.
Pero como los rayos cósmicos que chocan contra nuestro planeta pueden ocultar completamente esos eventos, los investigadores están buscando un lugar mucho más profundo.
Tal como anunciaron los científicos en la Conferencia Internacional de Física de Alta Energía que se celebra en París, el CDMSII será reubicado a una instalación a dos kilómetros bajo la superficie de la tierra en Ontario, Canadá.
A esta profundidad, dicen los físicos del Laboratorio del Acelerador Nacional Fermi (Fermilab) del Departamento de Energía de Estados Unidos, se podrá reducir mucho más la interferencia de rayos cósmicos para poder identificar las partículas de la materia oscura.
Las observaciones astronómicas indican que nuestro universo está formado en su mayoría de materia oscura.
Lo que es visible en el cosmos suma sólo 17%, el resto (83%) es "oscuro", es decir, es materia que no refleja o emite luz detectable.
Aunque no puede verse, los científicos han podido inferir su existencia por la fuerza gravitacional que ejerce en la materia visible, es decir las galaxias y estrellas.

Interacción débil

Hasta ahora, sin embargo, nadie tiene idea de qué está hecha la materia oscura, pero una teoría ampliamente aceptada es que podría estar formada de un tipo de partículas llamadas WIMP (las siglas en inglés de Partículas Masivas de Interacción Débil).
Quienes apoyan esta teoría creen que un gran número de WIMPs pasan a través de la Tierra cada segundo. Pero debido a que solo interactúan de forma muy débil con la materia normal es muy difícil detectarlas.
Desde hace más de una década el experimento CDMSII ha estado midiendo grandes números de interacciones de partículas en el fondo de la Tierra con la esperanza de que sus detectores puedan registrar una interacción provocada por una WIMP.
El CDMSII opera a temperaturas extremadamente bajas y utiliza 30 detectores para registrar la energía liberada cuando las partículas chocan contra átomos en los cristales de germanio y silicio dentro de éstos.
Tal como explica el doctor Marek Kos, de la Universidad de Syracuse, Estados Unidos, y miembro del proyecto CDMSII "estamos planeando llevar el experimento a un lugar mucho más profundo, posiblemente al SNOLAB en Sudbury, Ontario".
"Está ubicado a dos kilómetros bajo la superficie, el equivalente a 6.000 metros bajo el agua que es la cifra que se utiliza para comparar los experimentos", dice el científico.
A esta profundidad, agrega, se podrían reducir las señales de fondo de las partículas de rayos cósmicos.
En febrero pasado, el equipo del doctor Kos anunció que habían logrado detectar dos señales que podrían provenir de partículas de materia oscura.

Más y mejor

Sin embargo, en su investigación publicada en la revista Science, también informaron que las probabilidades estadísticas de que estas partículas fueran WIMP eran bajas.
Tal como explicó a la BBC el doctor Kos "hemos sido muy críticos con estos eventos cuando los hemos detectado. Porque descubrir una WIMP es algo muy importante y debemos estar seguros de que realmente se trata de ellas".
Los científicos están ahora instalando equipos mejorados de detección en la mina de Soudan.
"Estamos construyendo detectores más grandes y algunos ya están ubicados y operando bajo la superficie" afirma el científico.
Los investigadores esperan que los nuevos detectores estén totalmente instalados en los próximos meses y si logran identificar con éxito nuevos eventos trasladarán el experimento a las instalaciones más profundas en Canadá.
El CDMSII, sin embargo, no es el único que está en busca de señales de las elusivas partículas.
Varios otros experimentos, como el Gran Detector Subterráneo Xenon (LUX) en la mina de Homestake, en Dakota del Sur, y el Telescopio Espacial Fermi de la NASA están tratando de encontrar evidencia de la materia oscura.

La materia oscura se escapa por poco

Fuente: Publico.

La semana pasada, un rumor se contagió hasta convertirse en pandemia en la blogosfera científica. CDMS, un experimento subterráneo instalado en la mina de Soudan, en Minnesota (EEUU), había detectado materia oscura. El hallazgo habría resuelto un misterio con más de 70 años de antigüedad y, como corresponde a una revolución científica certificada, se publicaría en Nature. Poco después, una editora de la revista británica comenzaba con las aclaraciones. Ellos no iban a publicar el presunto hallazgo. De hecho, los responsables de CDMS ni siquiera habían enviado un artículo a Nature.

Tras muchas especulaciones, el jueves, dos participantes en el proyecto dieron sendas ruedas de prensa simultáneas para explicar lo que habían encontrado. En 2007 y 2008, CDMS recogió dos minúsculas vibraciones en sus detectores que coinciden con las características que los físicos atribuyen a las partículas de materia oscura. Sin embargo, los responsables del experimento de Minnesota saben que no será tan fácil reclamar la pieza. Las vibraciones podrían ser fruto de señales de fondo producidas por otras partículas que atraviesan los detectores provocando interacciones parecidas a la materia oscura. Los físicos tienen un criterio estricto para determinar si se ha realizado un descubrimiento. Debe haber menos de una posibilidad entre mil de que los sucesos registrados sean debidos al ruido de fondo. CDMS aún no pasa el filtro y, por tanto, no puede reivindicar el hallazgo.

En su comparecencia de ayer, Lauren Hsu, una investigadora de Fermilab que colabora en CDMS, reconocía que "los resultados de este análisis no pueden ser interpretados como prueba significativa de interacciones de materia oscura", aunque, se consoló: "No podemos descartar ningún suceso". Los resultados del experimento se van a publicar en ArXiv.

Cazadores españoles

Es posible que aún pase un tiempo hasta que se capture definitivamente la materia oscura, pero el incremento de la sensibilidad de los detectores hace que ahora, al menos, sea posible. Eso piensa Carlos Muñoz, coordinador de un proyecto Consolider dedicado a la búsqueda de materia oscura que ha concedido recientemente el Ministerio de Ciencia e Innovación. "Entrar ahora en la carrera era clave para España, porque si no ya no seríamos competitivos", explica.

Este proyecto, bautizado como MultiDark, trata de encontrar la materia oscura atacando el problema desde múltiples flancos para poder corroborar con diferentes experimentos un posible hallazgo. Una de las herramientas más interesantes en la búsqueda de materia oscura es ANAIS, un experimento de 250 kilos (una masa mayor es importante para capturar la materia oscura dada la débil interacción de sus partículas) que podría confirmar los resultados de DAMA/LIBRA. Este experimento, realizado en Italia, ha detectado una señal que, sus responsables afirman, es de materia oscura, pero que nadie ha sido capaz de replicar aún. Si ANAIS lo hiciese, sería una confirmación de los resultados del detector italiano, "aunque aún habría que determinar muchas características de la materia oscura", puntualiza Eduardo Abancens, físico de la Universidad de Zaragoza.

También en Canfranc se está poniendo a prueba ROSEBUD, un experimento para poner a prueba técnicas de detección de materia oscura que, hacia 2015, se utilizarán para poner en marcha el proyecto europeo EURECA. Una de las herramientas que podrían servir para capturar las partículas oscuras es un bolómetro diseñado por investigadores de la Universidad de Zaragoza y el Instituto de Astrofísica Espacial francés. Mediría los cambios de calor y luz que producirían los WIMPs (Partículas Masivas de Interacción Débil, de sus siglas en inglés, candidatas a materia oscura) al chocar contra él. "Nosotros estamos probando esta técnica en el laboratorio de Canfranc y otros grupos desarrollan otras técnicas para ver cuál es la más adecuada para EURECA", explica Abancens, uno de los diseñadores del bolómetro. Para medir los diminutos incrementos de temperatura provocados por las WIMP, los detectores, como sucede con CDMS, están criogenizados hasta temperaturas próximas al cero absoluto.

El experimento definitivo para detectar materia oscura podría ser EURECA, un detector de una tonelada. "Si con una tonelada se te escapa la materia oscura, te quedas sin candidatos", apunta Muñoz. A la espera de este gran proyecto, los 90 investigadores que participan en MultiDark buscarán la materia oscura por tierra, mar y aire. Además de los mencionados mecanismos de detección directa, emplearán sistemas indirectos, como por ejemplo el estudio de los resultados del telescopio espacial Fermi. Este observatorio recoge los fotones producto de diversos eventos cósmicos y uno de ellos podría ser precisamente la aniquilación de materia oscura.

"Descubrir la materia oscura sería un paso enorme", explica Muñoz. "Se resolvería un problema planteado hace 70 años y se sabría que existe más física que la conocida [el Modelo Estándar no incluye partículas de materia oscura]", concluye el investigador.