A principios del año 2013 se puso en marcha un detector cuyo objetivo es detectar la materia oscura. Este detector forma parte de un experimento realizado a 1,5 km de profundidad en una mina de oro en las montañas de Black Hills en Dakota del Sur (EEUU).
El detector en cuestión se empezó a construir en 2008 y se ha puesto en funcionamiento ahora. El experimento recibe el nombre de LUX (Large Underground Xenon) y es llevado por investigadores de 17 universidades de todo el mundo.
El experimento trata de buscar en el sitio más oscuro posible, dónde no pueda entrar ninguna longitud de onda de cualquier luz visible (La luz se mueve mediante ondas, para que se entienda, se intenta que no entre ningún "rayo" de luz en el lugar del experimento, para tener una oscuridad absoluta) un pequeñísimo flash de luz originado por lo que sería un choque entre una partícula de materia oscura y una partícula de materia normal.
La naturaleza de la materia oscura es un misterio que con este experimento se pretende resolver. Ocupa la mayor parte de la materia del universo (un cuarto de todo el universo, frente a la materia ordinaria que solo ocupa una vigésima parte), es invisible y se cree que es la que provoca la continua expansión del universo.
(Materia oscura alrededor de la Vía Láctea)
Según el director del equipo de investigadores Dr. Enrique Araújo: "Hacen falta muchos años para construir estos instrumentos, y siempre estamos empujando las nuevas tecnologías al límite" y añadió "Es muy significativo que estuvimos trabajando mucho tiempo en el diseño de LUX hasta que finalmente pudimos presionar el botón “on”. Muchos experimentos nunca alcanzan esta etapa”
Candidatas a la materia oscura
Hay unas partículas denominadas Particulas Masivas de Interacción Débild o su abreviatura inglesa WIWPs (Weakly Interacting Massive Particles) que son las que se cree que forman la materia oscura en nuestro universo. Estas particulas, se piensa que tienen masa al igual que las ordinarias y que además entran dentro de la ley de la gravitación universal (es decir generan gravedad, que es muy pequeña debido a su diminuto tamaño), y la característica extraordinaria es que no se pueden observar directamente ya que no emiten ni rebotan la luz en ninguna longitud de onda. Estas partículas además son enmascaradas y tapadas por los rayos cósmicos que proceden del espacio y de ahí la razón de que el experimento se tenga que realizar bajo tierra, donde no lleguen esos rayos. A su vez el detector en el que se basa el experimento está protegido por un tanque de blindaje de agua ultra pura.
Hipotética representación de las WIMPs y de su comportamiento
El corazón del experimento
Según afirma el Dr. Araújo "Somos capaces de detectar las tenues destellos de luz usando de manera muy eficaz buenos materiales reflectores y sensores de fotones muy sensibles", quien añade que "LUX tiene significativamente una mayor sensibilidad que los mejores experimentos sobre materia oscura que se han hecho anteriormente en el mundo, especialmente para las WIMPs más ligeras, que causan las señales más débiles ."
Vista de la parte inferior del soporte del «termo» en el que se pueden ver los detectores de luz
Este detector del que presume Araújo, es un termo de titanio de unos 2 metros de altura, que contiene en su interior 1/3 de tonelada de xenón líquido a -100Cº (el xenón al ser un gas noble, necesita muy bajas temperaturas para estar en líquido). El xenón se utiliza para que los WIMPs choque contra sus átomos y se emitan fotones de luz (flashes) al tiempo que se liberan electrones de los átomos de alrededor (se usa xenón debido a que contiene núcleos muy grandes en los que es más fácil que impacten las partículas WIMP en comparación con otros materiales alternativos). Estos electrones son atraídos a la parte superior del tanque y allí entran en una capa gaseosa de xenón que libera más fotones.
Vista del tanque, que se llenó con agua para eliminar los neutrones y subproductos de la radiactividad externa
Estos fotones son captados por los detectores de luz superiores e inferiores en el tanque. La energía que se produce en la colisión puede medirse con precisión a partir de la luminosidad de estos pulsos de luz.
De este modo, se espera que las colisiones de las WIMP tengan tamaños característicos muy diferentes de los causados por las partículas ordinarias. Según los expertos las colisiones serían raras y posiblemente solo se detectasen unas pocas al año (en el caso de detectarse).
El dibujo trata de explicar la diferencia entre un gas ideal (izquierda) y las WIMPs (derecha).
De este modo podemos demostrar su existencia (ya que de momento, estas partículas elementales existen sólo en la teoría y nunca se han observado), comprender su verdadera identidad y saber si realmente son las que forman la materia oscura, sabiendo esto podríamos comprender un cuarto de todo el universo, así como su continua expansión y hasta el origen del Big Bang. Según los expertos las colisiones serían raras y posiblemente solo se detectasen unas pocas al año (en el caso de detectarse).
Como curiosidad he encontrado un página con curiosas fotos sobre el universo y sobre el espacio, para quien le guste el tema:
También hay un documental que está muy bien, trata sobre la materia y la energía oscura. No tiene desperdicio y puede despertar tu curiosidad sobre este universo desconocido. Además a partir del minuto 3:08 muestra un experimento igual al que he explicado anteriormente, habla sobre este método bajo tierra y sobre como descubrir la materia oscura y sus probabilidades de descubrirlas. Según va avanzando el vídeo, va analizando las bases de las teorías de la materia oscura y como se llegó a su descubrimiento. Duración 44:29
Realizado por:
- Jorge Serrano Iglesias
- Nº24
- 1ºB
Bibliografía:
