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¿Detectada la materia oscura?
Continuación de
Galaxias de neutrinos,
Neutrinos,
MACHOs y exoplanetas y
Materia oscura
Para el déficit de yodo se suele tomar ioduro de sodio. Este cristal iónico similar a la sal común puede doparse con talio y responder a las radiaciones ionizantes emitiendo flashes de luz en un fenómeno conocido como centelleo. Situando unos 100 kg de este material puro bajo tierra dentro de un escudo de cobre, plomo y hormigón con objeto de evitar que partículas de materia ordinaria como los neutrones puedan penetrar, el
experimento DAMA ha estado intentado detectar partículas masivas de interacción débil conocidas como WIMPs.
Si ni la materia bariónica, ni los neutrinos pueden dar cuenta de la materia que falta en nuestro inventario de la masa del universo, tenemos que pensar en otros candidatos más exóticos. Y estos no son más que partículas de elevada masa --típicamente varios centenares de veces más pesadas que un protón(~1GeV)-- predichas por ejemplos en extensiones del Modelo Estándar de la física de partículas como Supersimetría que relaciona fermiones y bosones. La partícula supersimétrica más ligera es el
neutralino, pero nadie tiene idea de cuál podría ser su masa, situada en algún lugar entre 10 GeV y 1 TeV. Para partículas de 1 GeV --la masa de un protón aproximadamente--, tendríamos del orden de un millón de ellas atravesando cada cm² del detector por segundo. Ese número disminuiría proporcionalmente a la masa, de tal manera que 10 veces menos partículas de 10 GeV atravesarían el detector.
Al igual que sucede con los neutrinos, la interacción débil con la materia ordinaria hace que el número de eventos que se puede detectar sea muy limitado. Muy de vez en cuando una WIMP puede hacer retroceder ligeramente un núcleo o un electrón, poniendo en juego una energía de unos pocos keV. Ese pequeño movimiento a través del material es el que produce el centelleo detectado por los fotomultiplicadores del experimento. Por eso es importante disponer de una gran cantidad de material para producir una cantidad significativa de eventos --estamos hablando de algo así como un evento por kilogramo de material y día--
Podemos ver lo delicado de estas medidas en la imagen a continuación donde se ve a un operario en la atmósfera de nitrógeno a alta presión creada en el interior del recipiente del experimento.
Otro problema añadido a la detección es la de identificar esos eventos como partículas de materia oscura. El truco empleado por DAMA es buscar un patrón en la señal causado por la distribución galáctica de materia oscura. Y para ello han aprovechado el movimiento de la Tierra en su órbita alrededor del Sol y el movimiento del Sol a través de la Galaxia. La dirección y sentido de ambas velocidades coincide el 2 de junio, por lo que el número de eventos por unidad de tiempo debería alcanzar un máximo en esa fecha.
El experimento DAMA afirma haber encontrado dicha periodicidad
La gráfica representa en el eje horizontal los días transcurridos desde el inicio del experimento y en en el eje vertical el número de partículas detectadas por cada kilogramo de material detector en un determinado rango de energías. Puede verse cómo a partir de 3200 días el experimento --a partir de ese momento conocido como DAMA/LIBRA-- mejoró la sensibilidad introduciendo 250 kg de material entre otros cambios, pasando la señal a ser más evidente.
¿Significa esto que el equipo de DAMA he hecho uno de los descubrimientos más importantes de la ciencia?. No necesariamente. La señal parece estar ahí desde luego, pero nadie puede garantizar que las posibles partículas detectadas sean necesariamente materia oscura, pues el experimento es muy poco sensible a propiedades concretas de dichas partículas. Por otro lado se necesita confirmación utilizando otras técnicas para descartar cualquier artefacto propio del experimento. De hecho existen varios experimentos con la misma o mayor sensibilidad que DAMA que no han encontrado nada hasta ahora. Por ejemplo el experimento
Cryogenic Dark Matter Search no ha detectado ningún evento en 9 meses de datos utilizando --eso sí-- una técnica distinta.
Los resultados de DAMA serán sin duda un gran incentivo para el resto de experimentos, aunque sea con objeto de demostrar que han hecho algo mal. Se acercan buenos tiempos para el mejor laboratorio de física de partículas del que disponemos actualmente: el universo.
En una
próxima entrada acabaremos esta serie explorando la posibilidad de que el problema de la materia oscura esté apuntando hacia una nueva física de la gravedad.
Continúa en
La gravedad bajo sospecha
Referencias
Dark matter detected?. Bad Astronomy Blog.
Dark Matter Detected?. Ned Wright's News of the Universe
Direct detection of nonbaryonic dark matter. Europhysics News (2003)
Juan Collar on Dark Matter Detection. Cosmic Variance
The DAMA Project
2008-05-18 01:22 | Astronomia, Fisica |
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Comentarios
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| De: enrique muñoz lara |
Fecha: 2018-11-02 22:35 |
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con el descubrimiento de la teoria de los tres elementos ya podemos saber como apareció, se origino, se creo o se transformo el universo.
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| De: OVACEN |
Fecha: 2018-11-08 18:42 |
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La verdad que los estudios sobre la meteria ocura no paran de sorprender. Ahora, Unos investigadores han desarrollado un modelo matemático que describe el movimiento de las partículas de materia oscura dentro de los halos de las galaxias más pequeñas. Y han observado en dicho modelo que, con el paso del tiempo, la materia oscura puede dar lugar a gotas esféricas de condensado cuántico. Anteriormente esto se consideraba imposible.
En fin!... Paso a paso. Un saludo y excelente blog
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