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Indicios de materia oscura en una mina de hierro de Minnesota

Científicos detectan tres colisiones de partículas de esta materia en detectores subterráneos


Científicos de todo el mundo, entre ellos algunos de la Universidad Autónoma de Madrid, han detectado tres colisiones de partículas de materia oscura (que no emite ni absorbe radiación) en los detectores subterráneos de una antigua mina de hierro en Minnesota (EE UU). La probabilidad de que un evento distinto haya producido esta misma señal no llega siquiera a 1, por lo que los expertos consideran que hay indicios serios de que en efecto se trata de materia oscura.





Detector de silicio del proyecto CMDS. Fuente: Fermilab.
Detector de silicio del proyecto CMDS. Fuente: Fermilab.
Desde hace más de una década la colaboración internacional CDMS —siglas en inglés de ‘Búsqueda Criogénica de Materia Oscura’— está a la caza de un nuevo tipo de materia, que no emite ni absorbe radiación electromagnética y por tanto se denomina materia oscura.

Según las más recientes observaciones cosmológicas, la materia oscura constituye alrededor del 85% de toda la materia del Universo, siendo por lo tanto mucho más abundante que la materia ordinaria. Sin embargo, sus interacciones son extremadamente débiles, lo que la hace muy difícil de detectar.

La semana pasada, en una reunión de la Sociedad Americana de Física, científicos de la colaboración CDMS, en la que colabora la Universidad Autónoma de Madrid, revelaron haber encontrado posibles indicios de tales partículas en sus detectores criogénicos, situados en las profundidades de una antigua mina de hierro en Minnesota, EEUU.

Según la comunicación, se registraron tres eventos con las mismas características que corresponderían a colisiones de materia oscura con los átomos de silicio de los detectores. Aunque existen procesos ordinarios, producidos por procesos de desintegración o inducidos por rayos cósmicos, que podrían dar señales similares, un análisis detallado muestra que sólo se esperarían 0,7 (es decir, la probabilidad no llega siquiera a esperar uno) de éstos.

Si el resultado se interpreta en términos de partículas de materia oscura, los indicios corresponderían a partículas con una masa de aproximadamente 9 veces la masa del protón.

“Aunque estos resultados no son suficientes como para anunciar inequívocamente la detección de materia oscura, son muy prometedores”, explica en la nota de prensa de la UAM David G. Cerdeño, miembro del proyecto español MultiDark (también sobre materia oscura), que además dirige la participación de la UAM y el Instituto de Física Teórica en la colaboración CDMS.

“Para investigar esta posible señal se necesitarán más datos. La colaboración prevé comprobar estos resultados con un nuevo detector de germanio (SuperCDMS) que está operativo desde principios de 2013. La detección e identificación de la materia oscura constituye uno de los retos más interesantes de la física de partículas y astropartículas”, agrega el investigador.

La caza de los WIMPs

La existencia de grandes cantidades de materia oscura en el Universo es necesaria para explicar las observaciones astrofísicas y cosmológicas a distintas escalas en el Universo.

Hoy en día sabemos que es aproximadamente siete veces más abundante que la materia ordinaria y que, de hecho, forma grandes estructuras alrededor de las galaxias. Sin embargo, desconocemos su naturaleza.

La búsqueda directa de materia oscura consiste en identificar las colisiones de este tipo de partículas con nucleos atómicos en detectores como CDMS. Estos experimentos se sitúan en laboratorios subterráneos para apantallar los rayos cósmicos que, de otro modo, serían demasiado abundantes.

Diversos modelos de física de partículas proporcionan candidatos a materia oscura. Entre los más interesantes se encuentran las partículas masivas con interacciones débiles (WIMPs, por sus siglas en inglés). Estas partículas se habrían formado en el Universo temprano, instantes después del Big Bang, y habrían permanecido hasta nuestros días, contribuyendo además a la formación de galaxias.

Efecto de las lentes gravitacionales fuertes en Abell 1689 que indica la presencia de materia oscura.  Fuente: NASA/ESA.
Efecto de las lentes gravitacionales fuertes en Abell 1689 que indica la presencia de materia oscura. Fuente: NASA/ESA.
MultiDark

MultiDark es un proyecto español de excelencia que reúne a la mayor parte de la comunidad científica española que investiga en el campo de la materia oscura.

El proyecto está financiado durante 5 años por el Programa Consolider-Ingenio 2010 del Ministerio de Economía y Competitividad y comenzó su andadura en 2010.

MultiDark está formado por 11 grupos teóricos, experimentales y astrofísicos con investigadores pertenecientes a 18 universidades e institutos de investigación españoles, e incluye también a 11 investigadores senior pertenecientes a instituciones extranjeras.

En total, están involucrados actualmente en el proyecto alrededor de 120 investigadores.


Martes, 23 de Abril 2013
UAM/T21
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