¿Encuentran materia oscura? Científicos en alerta por misteriosa señal cuántica

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Un experimento instalado para encontrar evidencia de la elusiva materia oscura, detectó señales que aún no se pueden explicar. Científicos trabajando en el proyecto Xenon1T detectaron más actividad al interior de su “rastreador” de lo que esperaban.

Según teorizan los científicos, el Universo está compuesto en un 85% de materia oscura, sin embargo aún no pueden descifrar su comportamiento o naturaleza. Aún así, se cree que estas partículas no reflejan ni emiten una luz detectable.

“En el Universo todo lo que se mueve, ya sea planetas, estrellas, galaxias, entre otros lo hace a través de la fuerza de gravedad, la cual es producida por la materia. A lo largo de la historia los científicos se han dado cuenta que estos objetos se mueven más rápido de lo que deberían, en relación a los objetos que conocemos debido a su luz a la gravedad que provocan. Para explicar esto, los científicos inventaron el concepto de materia oscura, que serían objetos que no podemos ver que tienen esta fuerza gravitatoria que permite a las galaxias moverse más rápido. A través de diferentes experimentos se ha comprobado que estas partículas deben existir, pero aún no se ha encontrado evidencia física al respecto”, explica a Futuro360 Ricardo Muñoz, Astrónomo Del departamento de Astronomía de la facultad de ciencias físicas y matemáticas de la Universidad de Chile en Investigador del centro de excelencia en astrofísica y tecnologías afines Cata.

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Existen 3 posibles explicaciones para la señal registrada por el Xenon1T. Dos de estas requieren que los expertos teorizen nuevas leyes de la física, mientras que una de ellas es consistente con la existencia de una partícula teórica de la materia oscura llamada axión.

“Un axión es una partícula teórica y elemental. El Universo está conformado de muchas partículas pequeñas. Primero los átomos, que contienen electrones, neutrones y protones; luego al interior de dichos elementos se encuentran otros aún más pequeños, cosa que aún se estudia a través de la disciplina de la ‘física de partículas’. En el año 77, un grupo de científicos planteó la existencia de los axiones para explicar fenómenos físicos al interior del átomo, la cual podría pertenecer al concepto que conocemos como materia oscura. Sin embargo, aún no se ha comprobado la existencia de dichas partículas”, agrega Muñoz.

Hasta ahora, los investigadores solo han logrado recolectar evidencia indirecta de la existencia de la materia oscura. Todavía no existen detecciones directas de partículas de este elemento.

Hasta el momento se han desarrollado diferentes teorías que buscan explicar el comportamiento de dichas partículas. La más popular es la denominada WIMP, cuyas siglas que significan Partículas Masivas de Interacción Débil.

Los físicos han estado trabajando en experimentos con xenón, un gas noble presente en la atmósfera, buscando respuestas para la teoría WIMP sin éxito.

Sin embargo la reacción más reciente del Xenon1T, sin embargo su interacción más reciente podría ser la evidencia necesaria para comprobar la existencia de partículas relacionadas a la materia oscura.

Ruido de fondo

El se operó en las profundidades de las instalaciones del Gran Sasso en Italia del 2016 al 2018.

El detector Xenon1T se llenó con 3,2 toneladas de xenón líquido, dos de las cuales se ocuparon para “localizar” interacciones del elemento con otras partículas que se atraviesen en su camino.

Cuando una partícula se mete entre medio, genera pequeños destellos de luz a través de la liberación de electrones del núcleo de los átomos de xenón.

Gran parte de estas interacciones, conocidas como eventos, son producto de pequeñas partículas que ya conocemos, como los muones, rayos cósmicos y neutrinos. Según los científicos, estos choques constituyen lo que se conoce como “señal de fondo”.

Una potencial señal de una partícula que aún no se ha descubierto debe ser lo suficientemente fuerte para sobrepasar éste “ruido de fondo”.

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Los científicos estimaron cuidadosamente los eventos de fondo en el experimento Xenon1T. Esperaron ver 232, pero el experimento arrojó 285; 53 más interacciones de las que se tenía presupuestada.

Una explicación para esto podría ser la existencia de una partícula de contaminación de fondo que anteriormente no estuviese contemplada, causada por la presencia de pequeñas cantidades de tritio en el detector Xenon1T.

Esto también podría ser culpa de los neutrones, cientos de miles de millones de partículas que atraviesan el universo, incluso tu cuerpo, que no pueden ser filtradas debido a su ínfimo tamaño. El “momento magnético” (una propiedad que se encuentra en todas las partículas) de los neutrinos podría ser mayor al modelo estándar, lo que estaría causando esta interferencia.

Nuevas teorías físicas

Este hallazgo podría motivar a los científicos a teorizar nuevas teorías sobre la física para explicar el fenómeno.
Aún así, el exceso es consistente con lo que se cree podrían ser axiones solares: partículas muy pequeñas que hasta la fecha no han sido detectadas, que podrían formar parte de lo que se conoce como materia oscura.

En términos estadísticos, la hipótesis del axión solar tiene una significancia del 3,5 sigma. Mientras se podría considerar que esto es un alto porcentaje, no es suficiente para comprobar la existencia de la partícula, ya que el límite con el que se define un elemento de este ronda el 5 sigma.

Aún así, los científicos están actualizando sus sistemas de detección para encontrar la fuente de éste ruido, con altas posibilidades de indagar en el comportamiento de las partículas del Universo y a materia oscura.

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“Actualmente se está desarrollando una nueva versión del Xenon1T, que se llamará XenonNT, que será capaz de diferenciar las partículas para poder indagar entre las tres posibles teorías que surgieron debido a este experimento”, agrega Muñoz.

“Sin embargo, si el descubrimiento se tratase efectivamente de un acción, esto revolucionaría al mundo científico. En primera instancia, en el campo de la física cuántica, la partícula podría resolver diferentes teorías que dependen de los axiones para explicar fenómenos físicos entre átomos. Por otra parte, y más importante aún, se comprobaría la existencia de la materia oscura, cambiando el paradigma de la astrofísica”, concluye el especialista.