A partir de los años treinta los astrónomos tienen indicios de la existencia de la materia oscura, una masa invisible necesaria para explicar el movimiento de galaxias y cúmulos de galaxias. La idea más extendida es que es una materia escurridiza, que apenas interacciona con la materia convencional y que es imposible de ver. Averiguar de qué está hecha es uno de los grandes misterios de nuestro tiempo pues, no Solo constituye el 85% de la masa del universo, Sino más bien más bien que a su vez es muy posible que esté compuesta de partículas y También inclusive de interactúes desconocidas. De hecho, se piensa que la materia oscura pueda ser un portal hacia todo un sitio obscuro de inédita Física, con partículas que están aquí Sin embargo que no interaccionan o bien que prácticamente no interaccionan con nosotros. De ahí que hay decenas de experimentos buscando materia oscura. Del mismo modo que no se sabe de qué está hecha, los físicos van buscando todo tipo de candidatos con diversos masas, interacciones y posibles orígenes cosmológicos. De esta manera es Como esta misma semana los estudiosos de un especial experimento han informado de unas observaciones que podrían encajar con una inédita Física. Sin embargo lo cierto es que lo más probable es que no hayan encontrado completamente nada, Según ellos mismos han reconocido. Tal Al parecido que informamos El día de ayer en este periódico, científicos de la colaboración XENON, que están conduciendo XENON1T, uno de los experimentos de busca de materia oscura más sensibles, anunciaron el hallazgo de un exceso de acontecimientos inesperado cuyo origen es desconocido. XENON1T es un experimento en el que los científicos tratan de buscar señales del impacto de partículas desconocidas en el interior de un tanque de xenón, por lo que un exceso de estos eventos podría ser buena señal. Si bien También podría ser ruido de fondo. ¿Ruido o axiones? En un artículo publicado en el servidor de prepublicaciones «arXiv» (aún no revisado por pares) han propuesto que esta señal podría ser estruendo ocasionado por la presencia de tritio, un isótopo radiactivo de hidrógeno. Este puede ser creado en el xenón De exactamente la misma forma que resultado del impacto de rayos cósmicos, y tiene la particularidad de que decae de manera espontánea, emitiendo un electrón con una energía parecida a las señales observadas en este caso. Sin embargo, esta sería la primera vez en la que se habría detectado esta clase de contaminación. En segundo término, los estudiosos de XENON1T Además han valorado que estas señales sean algo mucho más interesante: la primera detección de un axión, un tipo de partícula hipotético que está entre los cuales se suelen barajar para explicar la materia oscura. En este caso, Aunque, estos supuestos axiones procederían del Sol y no serían partículas de materia oscura. Luego, ¿son los resultados de XENON1T ruido o algo más relevante? Resultados interesantes No obstante no concluyentes
«El anuncio que ha hecho la colaboración XENON1T es muy interesante», ha explicado a ABC David Cerdeño, estudioso de la Universidad de Durham (Reino Unido) no implicado en este estudio No obstante que trabaja en SuperCDMS, un experimento que hace búsquedas afines a las de XENON1T. <iframe height=”286″ src=”https://www.youtube.com/embed/c4nl3hxlSLM” frameborder=”0″ allowfullscreen style=”width:100%;”></iframe> No obstante, conviene contener las esperanzas y reconocer la cautela con la que los estudiosos de XENON1T han hecho su anuncio. En opinión de Mario Pérez, investigador del Colegio de Física de Altas Energías (IFAE), en Barna, «el hecho de que el propio artículo reconozca que sus observaciones pueden ser explicadas por una contaminación de tritio le quita peso. Indudablemente son necesarios más experimentos, tal De este modo tal como reconocen los autores». En este sentido ha coincidido María Luisa Sarsa, catedrática en la Universidad de Zaragoza y También investigadora primordial de ANAIS, un experimento que busca señales de materia oscura en el Laboratorio Subterráneo de Canfranc, bajo la montaña de El Tobazo, en Huesca. «Este anuncio, en especial ha atraído mucha atención Porque presenta un exceso de acontencimientos que no explica el modelo de fondo del experimento, expresado de otro modo, el modelo que “predice” lo que se debería observar si no hubiese ningún efecto de Física “nueva”, que habitualmente denominamos “Física más allá del modelo estándar”», ha explicado por medio de correo. Este modelo es el que explica gran comunicado de la realidad con enorme eficacia A partir de las interacciones y partículas conocidas. «En todo caso, la colaboración ha presentado de manera cauta este exceso de hechos, que siendo razonablemente significativo en términos estadísticos, encaja aún con Varios posibles explicaciones». Una de ellas es la presencia de tritio. Por ello, ha indicado que «es necesario incluirlo en el modelo de fondo del experimento y avanzar en la comprensión de su contribución Antes de explorar explicaciones más allá del modelo estándar». Es decir, conviene comenzar por descartar la explicación más sencilla: la contaminación. «Este anuncio, particularmente, ha atraído mucha atención Puesto que presenta un exceso de sucesos que no explica el modelo de fondo del experimento, dicho de otro modo, el modelo que “predice” lo que se tendría que observar si es que no hubiera ningún efecto de Física “nueva”» Tres toneladas de xenón ultrapuro
XENON1T es el ultimo de una larga familia de experimentos de la colaboración XENON, emplazados en el Laboratorio Nacional del Enorme Sasso, en los Apeninos, Italia, en unas instalaciones situadas bajo 1.400 metros de rocas para evitar la radiación del espacio, capaz de saturar los sensores. Aparte de toda esa protección, los detectores de XENON1T están colocados dentro de un enorme tanque de agua. Dentro de este tanque, los detectores están en un depósito más pequeño que contiene 3,2 toneladas de xenón ultrapuro. Éstos esperan a captar los fotones liberados en la fecha los axiones, u otras partículas hipotéticas, chocan en contra de los electrones de los átomos de xenón. De este modo es Del mismo modo que XENON1T estuvo recogiendo datos entre 2016 y 2018. Instalaciones del experimento XENON1T. A la izquierda, dentro de un tanque de agua, hay un depósito de xenón donde unos detectores tratan de atraer señales de materia oscuraDada la gran sensibilidad y el enorme número de detectores de estas instalaciones, los investigadores trazan modelos matemáticos para describir lo que los detectores captan en el horario no hay ninguna señal interesante. Al igual que los propios materiales de los aparatos, las fuentes de radiación y muchas partículas ya conocidas pueden generar falsos positivos, han de emplear la estadística para comprobar si las lecturas se desvían de lo aleatorio. Exceso de acontecimientos detectados, en las barras de error negras, en comparación con el nivel de eventos de fondo esperados, en la línea rojaLo más factible: explosión en el detector
En la ocación de los resultados presentados en seguida, los modelos contaban con advertir 232 eventos «de fondo» en el tiempo considerado. Sin embargo, en sitio de eso, se detectó un exceso de 53. ¿A qué se debe? ¿Pasó por el detector un «ejército» de desconocidos axiones o bien fue un «pico» de explosión de fondo? Conforme los resultados de los estudiosos, Ambos fenómenos son compatibles con los datos y no hay suficiente evidencia para decantarse por uno o por otro. No obstante, los hechos detectados alcanzan una significación de 3,5 sigma, lo cual señala que la probabilidad de que sean debidos al azar es muy baja (de dos entre 10.000). En parte la dificultad está en que es muy sencilla que el tritio esté detrás de las señales. Conforme los cálculos de los investigadores de XENON1T, la señal observada podría explicarse si hubiese apenas un puñado de átomos de tritio por cada 10^25 átomos de xenón. La señal observada podría explicarse si es que hubiese apenas un puñado de átomos de tritio por cada 10^25 átomos de xenón Asimismo, tal También que ha destacado Mario Pérez, hay otro motivo para la cautela: «El exceso de acontencimientos se genera en el umbral de detección, en la “zona” donde el detector empieza a ser sensible. Eso implica que es delicado interpretar los resultados». Tal Al idéntico que ha apuntado, en esa zona límite cambios muy pequeños pueden llevar a no contar ninguna señal o bien contar una señal muy intensa. Una inédita Física
Pero la opción más interesante es que, efectivamente, hayan detectado partículas representantes de una «nueva Física». En verdad, las señales coinciden con lo esperado para axiones procedentes del Sol. «Los axiones son unas partículas (hipotéticas, en el sentido de que no están incluidas en el modelo estándar) que tienen una masa muy pequeña», ha explicado David Cerdeño. «No tienen carga eléctrica y sus interacciones con la materia ordinaria son extremadamente débiles. Los axiones pueden producirse en el Sol, no en las reacciones nucleares (que dan lugar a neutrinos, por ejemplo), Sino que en procesos más “exóticos”». ¿Cómo cuáles? «Por ejemplo, los fotones se pueden convertir en axiones De La misma manera que efecto del lugar magnético dentro del Sol y, Al idéntico que interaccionan tan débilmente, podrían llegar hasta la Tierra», ha señalado. La búsqueda de materia oscura
Tal Asimismo que han explicado los investigadores de XENON en una nota de prensa, estos axiones solares no son candidatos a materia oscura, Pero su detección sería la 1era observación de una nueva clase de partículas capaz de transformar nuestro entendimiento de la Física y la Astrofísica. En verdad, los axiones producidos al arranque del Universo podrían ser una de las fuentes de la materia oscura. ¿Qué resta por hacer? «En términos estadísticos, lo que hay que mirar es si es que la hipótesis de inédita Física ajusta los datos experimentales mejor que la hipótesis de ruido de fondo», ha concluido Cerdeño. «Ambas hipótesis dan resultados comparables, de modo que no es posible atribuirlo a una u otra. Lo ideal sería comprobar este resultado con otro experimento», ha expresado el investigador. Tal En este sentido tal como ha apuntado Mario Pérez, no Sólo va a ser cuestión de tomar más información, Sino más bien que de aumentar la sensibilidad de El instrumental. Hasta ahora, otros experimentos, Tal y como CAST no han podido dar con estos axiones solares, Pero el futuro quizás traiga buenas noticias. El consorcio XENON ya lleva Varios años trabajando en ampliar las capacidades de sus experimentos. Con la proxima fase, XENONnT, multiplicarán por tres la cantidad de xenón y reducirán el ruido de fondo. Otro experimento, de nombre Lux-Zeplin (LZ), alcanzará unas prestaciones similares. ¿Ya se han detectado partículas de materia oscura?
Mientras tanto, en Canfranc, Huesca, los científicos del experimento ANAIS, cuya investigadora primordial es María Luisa Sarsa, trabajan en reproducir unos resultados Asimismo obtenidos en el Laboratorio Nacional del Enorme Sasso, con el experimento DAMA/LIBRA, y que Desde hace dos décadas aseguran haber dado con señales de materia oscura. Los estudiosos de ANAIS llevan tomando datos Desde agosto de 2017 y lo van a hacer A lo largo de un par de años más para poder refutar o bien confirmar lo asegurado por los investigadores del Gran Sasso. «Al igual que sucede con XENON1T, es particular ser paciente en este tipo de experimentos y proseguir acumulando datos», ha explicado Sarsa. El problema de la materia oscura continúa estando por resolver. Las observaciones muestran que es muy probable que ahí fuese haya maneras de materia totalmente desconocidas, atravesándonos en este instante sin que podamos notar nada. A diferencia de los grandes descubrimientos de siglos pasados, la materia oscura no va a ser resuelta de la noche a la mañana. Solo el trabajo de grandes equipos y la acumulación de enormes cantidades de datos dejará ir desgranando de a poco este misterio.