Uno de los grandes misterios de la ciencia moderna es la materia oscura. Sabemos que la materia oscura existe gracias a sus efectos gravitacionales sobre otros objetos del cosmos. Esta materia extra y oculta está distribuida de un modo que no se corresponde con el simple emplazamiento de agujeros negros convencionales. Aunque su influencia se percibe con toda claridad, nadie ha conseguido ver materia oscura directamente.
Desconocer la naturaleza de la materia oscura no es una cuestión de poca importancia, ya que no se trata de una clase marginal de materia sino que constituye nada menos que hasta el 85 por ciento de toda la masa del universo. O sea que la mayor parte de la materia del universo es del tipo oscuro y no del tipo que llamamos “normal”.
La materia oscura, además, es la responsable de que las galaxias no se fragmenten en tiras cuando giran sobre sí mismas. La gravedad es el pegamento que mantiene a las estrellas y a otros astros juntos dentro de sus galaxias, pero no hay suficiente materia visible en el universo para generar la cantidad de gravedad necesaria que impida a las galaxias disgregarse en jirones.
El nuevo experimento llamado BREAD (Broadband Reflector Experiment for Axion Detection) está en marcha y suministrando datos que pueden dar pistas sobre la naturaleza de la materia oscura.
El enfoque de este experimento puede acelerar la búsqueda de qué es la materia oscura, a un coste económico relativamente bajo y sin ocupar mucho espacio.
BREAD ha sido preparado mediante una colaboración liderada por la Universidad de Chicago en Estados Unidos y el Laboratorio del Acelerador Nacional estadounidense Fermi (Fermilab). El equipo científico que ha analizado los primeros resultados está encabezado por Stefan Knirck, del Fermilab.
Esquema básico del diseño de BREAD. Su estructura permite conducir señales potenciales de materia oscura hacia el detector de la izquierda, de color cobre. El detector es lo bastante pequeño como para poder tenerlo encima de una mesa. (Imagen: BREAD Collaboration)
Como nadie ha visto nunca la materia oscura, ni siquiera sabemos qué aspecto podría tener ni dónde exactamente buscarla. Se sabe que la materia oscura existe, pero puede tener formas muy distintas. Con experimentos como BREAD, poco a poco se van descartando algunas de esas formas, estrechando el cerco en torno a la verdadera naturaleza de la materia oscura.
A diferencia de otros diseños, el de BREAD le permite explorar simultáneamente varias de esas posibilidades en vez de una sola.
“Si se piensa en ello como si fuera una radio, la búsqueda de materia oscura es como sintonizar el dial para buscar una emisora de radio en particular, salvo que hay un millón de frecuencias que comprobar. Nuestro método es como hacer un escaneo de 100.000 emisoras de radio, en vez de unas pocas muy a fondo”, explica David Miller, de la Universidad de Chicago en Estados Unidos, y miembro del equipo científico de BREAD.
La capacidad de detección de BREAD abarca un conjunto de posibilidades en torno a la premisa de que la materia oscura la componen unas partículas hipotéticas denominadas “axiones” o “fotones oscuros”. Solo bajo circunstancias muy específicas, estas partículas, con masas extremadamente pequeñas, podrían convertirse en fotones visibles (de radiación electromagnética).
BREAD consta de un tubo metálico con una superficie curva que atrapa y canaliza los fotones potenciales hacia un sensor situado en un extremo. El prototipo actual de BREAD es tan pequeño que es posible rodearlo por completo con los brazos, lo que no es habitual en este tipo de experimentos.
En la versión a gran escala, BREAD dispondrá de un campo magnético intenso que aumentará las posibilidades de convertir las partículas de materia oscura en fotones.
El primer análisis de resultados de BREAD se titula “First Results from a Broadband Search for Dark Photon Dark Matter in the 44 to 52 μ eV Range with a Coaxial Dish Antenna”. Y se ha publicado en la revista académica Physical Review Letters. (Fuente: NCYT de Amazings)