La búsqueda de materia oscura está a punto de volverse cada vez más fría. Los científicos están desarrollando tecnología cuántica ultrafría para rastrear la materia más esquiva y misteriosa del universo, actualmente uno de los mayores misterios de la ciencia. A pesar de que la cantidad de materia oscura en nuestro universo es aproximadamente seis veces mayor que la de materia ordinaria, los científicos no saben qué es. Esto se debe en parte a que ningún experimento diseñado por la humanidad ha podido detectarla.
Para solucionar este problema, científicos de varias universidades del Reino Unido se han unido para construir dos de los detectores de materia oscura más sensibles jamás imaginados. Cada experimento tiene como objetivo buscar una partícula hipotética diferente que podría formar la materia oscura. Aunque tienen algunas cualidades similares, estas partículas también poseen características radicalmente diferentes, lo que requiere diferentes técnicas de detección.
El equipo utilizado en ambos experimentos es tan sensible que los componentes deben enfriarse a una milésima de grado por encima del cero absoluto, la temperatura teórica e inalcanzable a la que cesaría todo movimiento atómico. Este enfriamiento es crucial para evitar que las interferencias o «ruidos» del mundo exterior corrompan las mediciones.
Relación destacada: Las “estrellas inmortales” podrían darse un festín con la materia oscura en el corazón de la Vía Láctea.
«Estamos utilizando tecnologías cuánticas a temperaturas ultrabajas para construir los detectores más sensibles hasta la fecha», afirmó Samuli Autti de la Universidad de Lancaster. Dijo en un comunicado que el objetivo es observar esta misteriosa materia directamente en el laboratorio y resolver uno de los mayores enigmas de la ciencia.
Cómo la materia oscura dejó a los científicos en la oscuridad
La materia oscura plantea un problema importante para los científicos. Aunque constituye entre el 80 y el 85 por ciento del universo, sigue siendo prácticamente invisible a nuestros ojos. De hecho, la materia oscura no interactúa con la luz ni con la materia “ordinaria”, y si lo hace, estas interacciones son raras o muy débiles.
Sin embargo, gracias a estas características, los científicos concluyen que la materia oscura no puede estar compuesta por electrones, protones y neutrones, que forman la materia cotidiana. La única razón por la cual creemos que existe materia oscura es porque posee masay, por tanto, interactúa con la gravedad.
La astrónoma Vera Rubin descubrió la presencia de materia oscura, teorizando sobre ella por Fritz Zwicky. Observó galaxias girando tan rápido que, si su única influencia gravitacional proviniera de materia bariónica visible, se desintegrarían. Sin embargo, los científicos no buscan deducciones, sino una detección positiva de partículas de materia oscura.
Investigar más a fondo: Experimentos QSHS y QUEST-DMC
El experimento QUEST-DMC (Quantum Enhanced Superfluid Technologies for Dark Matter and Cosmology) fue diseñado para detectar materia ordinaria que colisiona con partículas de materia oscura en forma de nuevas partículas desconocidas. En este experimento se utiliza helio-3 superfluido, un isótopo de helio ligero y estable, enfriado a un estado cuántico macroscópico, lo que permite una sensibilidad récord en la detección de interacciones ultradébiles.
Figura 1: Una habitación blanca que contiene dos personas trabajando en una compleja máquina de oro mientras la temperatura se mantiene en niveles ultrabajos.
Sin embargo, QUEST-DMC no podría detectar axiones extremadamente ligeros, cuya masa teórica sería miles de millones de veces más ligera que la de un átomo de hidrógeno. Pero como el número de axiones es muy grande, se predice que estas partículas hipotéticas serán extremadamente abundantes. Por lo tanto, se propone buscar estos sospechosos de materia oscura utilizando la pequeña señal eléctrica resultante de la desintegración de los axiones en un campo magnético.
Para aprender más sobre estos experimentos, los visitantes del Reino Unido pueden verlos en la exposición científica de verano de la Universidad de Lancaster donde también se explicará cómo los científicos infieren la presencia de materia oscura en galaxias usando un giroscopio, además de un refrigerador de dilución que servirá para demostrar las temperaturas ultrabajas requeridas por la tecnología cuántica.
