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» » » El fiasco de la búsqueda de materia oscura

Referencia: Thunderbolts.info .
por Stephen Smith, 29 de octubre 2014

Hasta el momento, no se han detectado candidatos de materia oscura. La materia oscura es indetectable, excepto a través de sus supuestas interacciones gravitacionales con la materia luminosa, o bariónica. Grandes y costosos experimentos están actualmente investigando muchos aspectos de sus cualidades ocultas, incluyendo la búsqueda de una partícula (o partículas) que comprenda su sustancia.

Imagen combinada de partes del Large Underground Xenon experiment (LUX). A la izquierda, el fotomultiplicador, crédito Matt Kapust/Sanford Underground Research Facility. A la derecha, el interior de un tanque de agua, crédito Wikipedia.
Uno de estos experimentos es el Axion Dark Matter Experiment (ADMX). Los axiones son partículas teóricas que se cree que son responsables de romper lo que la física cuántica describe como "simetría de paridad de carga". No es el objetivo de este artículo ahondar en la ciénaga de supuestos que conforman la mecánica cuántica. Basta con decir que, los axiones son uno de los contendientes en la búsqueda de partículas de materia oscura.

Alguna vez se ha pensado que, "la materia fría no irradiante", como las estrellas apagadas, o las fuerzas que ejercen los grandes planetas sobre las estructuras galácticas. Estas estructuras "normales", aunque invisibles, fueron llamadas MAssive Compact Halo Objects (MACHO). Los telescopios buscaron ocultaciones estelares causadas ​​por los MACHO. Sin embargo, tras largos años de investigación no produjeron descubrimientos. Esto llevó a los investigadores a reconocer que los MACHO no eran candidatos a la materia oscura.

La teoría de la Weakly Interacting Massive Particle (WIMP) ha sido el principal competidor a la teoría de MACHO durante varios años. Con la desaparición de este último, los científicos han puesto sus esperanzas en una partícula subatómica para dar cuenta de la atracción gravitatoria necesaria que, según dicen, es causada por la materia oscura. En 1999, la Cryogenic Dark Matter Search (CDMS) desarrolló un detector que se suponía iba a "ver" los impactos esporádicos de las WIMP en otras partículas atómicas. El CDMS sigue funcionando, a pesar de que se haya actualizado en SuperCDMS.

El sensor SuperCDMS es una matriz de cristales de germanio refrigerados por helio líquido a una temperatura cercana al cero absoluto. Cuando las partículas subatómicas golpean un núcleo atómico de los cristales, se interpreta como ionización y calor. Cuando el movimiento atómico en el sensor está casi parado, cualquier diminuta vibración causadas por el impacto de de una partícula es visto como un "éxito". El sensor sigue estando obstaculizado por muchas lecturas falsas de rayos cósmicos y otras partículas ionizadas. Después de 15 años, no hay nada que sugiera que los WIMP estén colisionando con el detector.

Con el fracaso de un candidato y el retardo en hallar otro, los científicos están postulando un tercer candidato potencial para las partículas de materia oscura: el axión. Los axiones son partículas hipotéticas predichas por la física nuclear, aunque los investigadores dicen que podrían existir, pero que nada tienen que ver con la "masa oculta" del Universo.

El ADMX utiliza un imán superconductor, de nuevo enfriado por helio líquido. Se cree que los axiones deben rebotar en el campo magnético de 8 Tesla que genera el dispositivo, iniciando las emisiones de fotones de microondas que pueden ser "vistos" por una antena. Supuestamente, la tasa de microondas es proporcional a la velocidad de descomposición de axiones.

El ADMX está plagado de las mismas dificultades que obstaculizan al SuperCDMS. Dado que todos los dispositivos electrónicos generan señales en muchas frecuencias, estos crean un ruido que el ADMX debe filtrar. La Tierra también posee un campo magnético que fluctúa a causa de la entrada electromagnética del Sol. Los cambios de temperatura son también ruidosos, debido a que el calor irradia fotones infrarrojos. A pesar del entorno de 4,2 Kelvin, afinar el detector sigue siendo algo problemático.

Otro aparato, similar por su alcance, y diseñado para encontrar WIMP (aunque este nombre ha caído en desgracia), es el Large Underground Xenon experiment (LUX). Éste utiliza 368 kg. de xenón líquido, a 1,6 km. por debajo de las Black Hills de Dakota del Sur. LUX es similar a los llamados detectores "anti-neutrinos", que utilizan cubas subterráneas de tetracloruro de carbono para capturar fotones que surgen de las partículas que interactúan con el fluido. Unos tubos fotomultiplicadores tan sensibles que pueden detectar un único fotón alrededor del tanque de xenón del experimento LUX.

El ADMX y LUX representan la necesidad de experimentos cada vez más grandes y elaborados, con el fin de lo que los físicos pueden "encontrar" sus teorías en la naturaleza. Las partículas de materia oscura se llaman de "interacción débil" porque la fuerza débil es la que influye sobre una distancia más pequeña que la de un solo nucleón (protón o electrón). Una partícula de materia oscura tendría que chocar directamente con un núcleo atómico a fin de dejar cualquier tipo de firma de su paso. Dado que la materia sólida es un concepto más bien ilusorio, las interacciones de materia oscura ocurrirían sólo una vez entre incontables billones de billones de núcleos atómicos. Por lo tanto, aumenta la necesidad de instrumentos cada vez más grandes que contengan más y más materiales de detección.

"Hoy en día, los físicos trabajan bajo conceptos erróneos acerca de la naturaleza de la materia y del espacio; la relación entre la materia, la masa y la gravedad, la naturaleza eléctrica de las estrellas y las galaxias, y el tamaño, historia y edad del universo. Así que, cuando los astrofísicos recurren a los físicos de partículas para resolver sus intratables problemas, y los físicos de partículas lo usan como una excusa para dilapidar miles de millones de dólares en experimentos inútiles, ninguna de las partes reconoce que la otra disciplina está en un estado lamentable."
- Wal Thornhill.


El ADMX se puso en marcha en 1995 y no ha encontrado absolutamente ninguna evidencia de axiones. Existe una actualización planeada para funcionar en 2017. Hasta enero de 2014, el resultado que ha devuelto el experimento LUX ha sido cero.


- Artículo original “Fiat Lux!”
- Imagen combinada de partes del Large Underground Xenon experiment (LUX). A la izquierda, el fotomultiplicador, crédito Matt Kapust/Sanford Underground Research Facility. A la derecha, el interior de un tanque de agua, crédito Wikipedia.
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