Científicos van en busca de la materia oscura en una mina de oro

Física, Mundo Cuántico y Futuro

Por Sophimania Redacción
23 de Diciembre de 2016 a las 13:28
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Científicos van en busca de la materia oscura en una mina de oro
Ingenieros construyendo el dectector de materia oscura en Victoria, Australia. Foto: SUPL

La materia oscura es muy particular, se cree que es cinco veces más frecuente en el universo que la materia ordinaria. Pero interactúa tan débilmente con esta que, hasta la fecha, ha desafiado nuestros intentos de detectarla directamente. Ni siquiera interactúa con la luz (de ahí el nombre de materia oscura). Sin embargo, eso no significa que sea imposible de detectar. Podemos buscar la materia oscura de varias maneras.

Por ejemplo, podemos tratar de producir materia oscura utilizando aceleradores de partículas de alta energía, como el Colisionador de Hadrones en el CERN. También podemos observar regiones del espacio donde se concentra la materia oscura, como en los centros de las galaxias, con el fin de detectar signos de materia oscura descomponiéndose en materia ordinaria.

Y también, podemos buscar directamente señales de materia oscura mediante la construcción de detectores altamente sensibles que pueden detectar cuando una partícula de materia oscura choca con una partícula de materia ordinaria. Con ese fin comenzarán en enero del 2017 los trabajos de construcción de un detector de este tipo, en la mina de oro Stawell en Victoria, Australia un kilómetro bajo tierra.

Hay muchas diferentes búsquedas directas de materia oscura en curso alrededor del mundo, pero el experimento en el Stawell Underground Physics Laboratory (SUPL) será el primero de su tipo en el hemisferio sur.

La razón por la que los sensores se colocan tan profundamente es para evitar que sean inundados por el ruido no deseado de los rayos cósmicos, las partículas de alta energía que constantemente llueven sobre la Tierra. Estos rayos cósmicos son muy energéticos, por lo que se necesita mucho material para bloquearlos y evitar que interfieran con el experimento.

Hasta ahora sólo ha habido un anuncio de detección directa de materia oscura procedente del experimento DAMA-LIBRA, en el subsuelo del laboratorio Gran Sasso de Italia. Los científicos usaron cristales de yoduro sódico dopados con talio, que deberían emitir un destello apenas perceptible de luz si la materia oscura chocaba con los átomos de materia ordinaria de los cristales.

Sin embargo, esta detección parece ser inconsistente con otros experimentos que están usando distintos materiales de detección, como los experimentos LUX y XENON, que no han detectado señales de materia oscura y tienen una mayor sensibilidad.

Los experimentos de detección de materia oscura se basan en la idea de que nuestra galaxia espiral está girando dentro de un mar grande y difuso de materia oscura estática. A medida que la galaxia gira a través de la materia oscura, el Sol experimenta un "viento" constante de materia oscura. Debido a que la velocidad de la Tierra con respecto a este mar de materia oscura que nos rodea cambia a medida que la Tierra gira alrededor del Sol, esperamos ver una variación en la señal de materia oscura a lo largo de un año. Esta variación se llama modulación anual.

Esto es lo que informó DAMA-LIBRA. Al tener un experimento nuevo y mejorado, denominado SABRE, con detectores en ambos hemisferios, podemos descartar cualquier posible efecto estacional que pudiera dar la apariencia de una modulación anual.

Los científicos creen que la mina de oro Stawell es el lugar perfecto para hacer ese experimento porque se trata de una mina inclinada, lo que quiere decir que para ingresar a ella se deben dar vueltas en caminos inclinados. Llegar al laboratorio SUPL toma 30 minutos de 15 kilómetros de túneles subterráneos sinuosos.

El laboratorio principal se alojará en un espacio de 10 metros de ancho, 35 metros de largo que será recién excavado en la roca. Las paredes del vacío serán reforzadas con docenas de pernos largos penetrando profundamente en la roca circundante, y entonces las paredes tendrán una capa gruesa de hormigón proyectado rociado sobre ellos para una mayor estabilidad.

La excavación y el refuerzo ocurrirán a principios de 2017 y el laboratorio será construido a mediados de 2017. El componente sur del experimento SABRE entrará en el laboratorio y comenzará a operar a finales de 2017. Luego, se espera que el laboratorio SUPL albergue varios otros experimentos en los próximos años, que van desde la física nuclear hasta estudios de sistemas biológicos en entornos de radiación extrema y baja.

Los científicos tienen la esperanza de que este experimento finalmente proporcione evidencia clara de que se trata esta elusiva materia oscura tan difícil de detectar.

 

FUENTES: PHYS, SCIENCEALERT


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