Un experimento diseñado para emular la oscilación de la supuesta señal de materia oscura registrada por DAMA/LIBRA no consigue detectar nada de momento.
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La materia oscura es un misterio que está tardando en ser resuelto. La mayor masa del Universo está constituida por materia oscura, pero no se sabe qué constituye esta materia oscura que no interacciona con la luz.
Una hipótesis es que la materia oscura esté constituida por WIMPs o partículas masivas débilmente interactuantes. Estás partículas formaría un halo alrededor de las galaxias, incluida la nuestra, así que estas partículas nos estarían atravesando continuamente. Sólo se podría esperar detectarlas cuando algunas de ellas, con muy baja probabilidad, interaccionan con la materia ordinaria, incluida la de los detectores dispuestos al efecto.
Desde hace décadas se viene instalando este tipo de detectores en minas de sal abandonadas o debajo de las montañas a salvo de los rayos cósmicos que introducen ruido en la señal.
Lo malo es que ninguno de experimento ha encontrado pruebas de la existencia de las famosas WIMPs. Sólo los responsables de DAMA/LIBRA, instalado en el Laboratorio de Gran Sasso, mantienen desde hace años que observa una modulación en la señal que recibe.
Según el equipo de experimentadores de DAMA/LIBRA, la oscilación en forma de función coseno observada se debería a que la Tierra atravesaría el flujo de materia oscura y, a lo largo del año orbital, detectaría mayor o menor cantidad de partículas WIMPs.
El resultado ha sido muy discutido durante todo este tiempo y la comunidad académica dudaba de que este experimento hubiera detectado partículas de materia oscura. Así que un grupo internacional ha intentado reproducir el resultado con un experimento basado en el mismo tipo de blanco constituido por cristales de cloruro sódico: COSINE-100. Este experimento se construyó a 700 metros de profundidad en el Laboratorio Subterráneo Yangyang en Corea del sur.
Ahora se publican los resultados de los primeros 60 días de datos y estos no corroboran los resultados de DAMA/LIBRA. De todos modos, habrá que esperar a tener datos de varios años para negar completamente los resultados del experimento de Italia.
COSINE-100 se basa en un blanco de 106 kilos de cristales de cloruro sódico dopado con talio. Cada cristal está vigilado por dos tubos fotomultiplicadores y toda la formación está sumergida en 2200 litros de líquido centelleador y todo ello esta rodeado por una capa de cobre, una de plomo y paneles de plástico centelleador.
Una WIMPs puede colisionar con un núcleo del blanco del detector de vez en cuando y este retroceder un poco. El proceso de retroceso emite un fotón que puede ser detectado. Las masas nucleares empleadas y el diseño del detector permite establecer límites de exclusión sobre las características de las partículas de materia oscura.
Se estudia la instalación en otra localización de Corea del sur de otro experimento similar, COSINE-200, con 200 kilos de cristales de sal para el blanco de detección.
El fracaso, en general, a la hora de detectar WIMPs ha hecho que los físicos propongan otras posibilidades a candidatos de materia oscura como axiones o fotones oscuros. Tampoco es necesario que la materia oscura esté constituida por un sólo tipo de partícula.
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Fuentes y referencias:
Artículo original. [2]
Foto: consorcio COSINE-100.