NeoFronteras

En el experimento más sensible hasta la fecha dedicado a detectar partículas débilmente interactúantes o WIMPS no han podido encontrar ninguna de ellas.

Uno de los cristales de germanio empleados en el detector CDMS. Foto: Fermilab. Ampliar foto.

Los científicos que realizan el experimento Cryogenic Dark Matter Search (CDMS) anunciaron hace unos días que no han conseguido detectar partículas débilmente interactúantes o WIMPS, candidatas teóricas que darían cuenta de la existencia de materia oscura.
El experimento está ubicado a 800 metros bajo tierra en una mina en Soudan (Minesota), y es el esfuerzo más importante hasta la fecha para acotar las propiedades de las supuestas WIMPS.
Con este experimento, según Blas Cabrera, se ha podido acotar el límite a partir del cual las WIMPS interaccionan con la materia ordinaria y lo pesadas que pueden ser.
Las WIMPS son partículas hipotéticas pesadas que no emitirían o absorberían luz y que prácticamente no interaccionarían con la materia ordinaria, salvo gravitatoriamente. Darían cuenta de la materia oscura del Universo. Podría haber cientos o millones de estas partículas pasando a través de nuestros cuerpos y no nos enteraríamos. De momento son sólo proposiciones de modelos exóticos de partículas elementales, pero que por su propia naturaleza son difíciles de detectar, ya que nosotros y nuestros instrumentos están hechos de materia ordinaria.
Los científicos tenían la esperanza de «oír» el choque de estas partículas con algunos núcleos del detector. Éste consiste en unos cristales de germanio ultrafrío (cerca del cero absoluto). Si una de estas partículas chocara con un núcleo de germanio le transmitiría una pequeña energía que se propagaría como un fonón (vibración de la red cristalina) a través del cristal, que resonaría como una campana. Sensores al borde del mismo detectarían dichas vibraciones y los datos recogidos servirían para caracterizar las WIMPS. El dispositivo se encuentra cerca del cero absoluto de temperatura (40 milikelvins) para eliminar cualquier otro movimiento en la red cristalina y bajo tierra, a gran profundidad, para evitar que las partículas de los rayos cósmicos den falsos positivos.
Los investigadores se muestran decepcionados por no haber detectado ninguna WIMPS, pero la ausencia de ruido de fondo del sistema muestra la potencia del detector y que el modelo experimental es correcto.
Las WIMPS deben de interaccionar tan poco como los neutrinos, pero ser muchísimo más pesadas para dar cuenta de la materia oscura. Si tuvieran una masa de 100 veces la del protón interaccionarían con un kilogramo de germanio unas pocas veces al año, de otra manera no las detectaría. La ausencia de eventos indica que las WIMPS deben de ser más escasas y más pesadas, si es que existen.
El resultado tiene implicaciones para la Física de Altas Energías, y en concreto sobre la supersimetría u otros modelos teóricos propuestos, que predicen la existencia de WIMPS y que extienden el modelo estándar de partículas.
La nueva fase del proyecto consiste en usar 25 kilogramos de germanio en el SNOLAB (Canadá). Gracias a este experimento y otros similares (como el Xenon 10 en Italia) se podrán acotar aún más las propiedades físicas de estas partículas y contrastar los modelos teóricos de partículas.

Fuentes y referencias:
Nota de prensa en Fermi National Accelerator Laboratory.