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El primer mes de toma de datos del experimento ABRACADABRA arroja resultados negativos respecto a la existencia de axiones.

El fracaso en las detección de WIMPs, como partículas responsables de la materia oscura del Universo, hizo volver la mirada hacia los axiones con la esperanza de que dieran cuenta de ese 85% de la masa del Universo que es desconocida.

Así que investigadores del MIT y otras instituciones montaron un experimento para detectarlos. Ahora publican un artículo con el primer mes de las observaciones y los resultados son negativos. No han encontrado pruebas de la existencia de estas partículas en la gama de masas que va los 0,31 a los 8,3 nanoelectronvoltios.

Esto significa que los axiones de estas masas o bien no existen o bien tienen un efecto sobre el electromagnetismo aún más débil de lo que se suponía previamente.

Se cree que los axiones tienen que tener masas muy pequeñas, pero que su número sería muy elevado si forman la materia oscura. No interaccionarían con casi nada, salvo débilmente a través de un mecanismo electromagnético en contadas ocasiones.

Si existen, su existencia sería más evidente alrededor de magnestares, que son estrellas de neutrones con un muy intenso campo magnético. Alrededor de estos objetos los axiones se transformarían en fotones de radio que podrían ser detectados con radiotelescopios terrestre.

En 2016, inspirados por este efecto, un trío de investigadores del MIT diseñó un experimento al respecto al que llamaron ABRACADABRA (Broadband / Resonant Approach to Cosmic Axion Detection with an Amplifying B-field Ring Apparatus). El dispositivo consistía en un electroimán en forma de toro o «rosquilla» refrigerado a una temperatura cercana al cero absoluto. Unos hipotéticos axiones que cruzaran el dispositivo deberían de ver el campo magnético intenso y transformarse en fotones de la gama de ondas de radio.

No era fácil su realización física porque se esperaba un señal de 20 attoTesla (el de la Tierra es de 30 microTesla) y las bombas de vacío y demás hardware podría introducir ruido en la señal. Otras fuentes de ruido sería las emisoras de radio cercanas, los aparatos eléctricos del edificio e incluso las lámparas LED, las computadoras y los aparatos electrónicos. Así que hubo que construir un aislamiento especial que impidiera la entrada de estas señales ficticias. Las bombas de vacío se tuvieron que sujetar con seda dental para evitar las vibraciones. No se consigue eliminar todo el ruido en la señal, pero si crear una ventana en la que casi no hay ruido y en la que tratar de encontrar los axiones.

Se simuló la llegada de axiones para ver si serían detectados y en este aspecto el experimento fue un éxito, lo que permitió empezar las observaciones.

La primer campaña de ABRACADABRA duró de julio a agosto de 2018 y no lograron detectar axiones de las masas mencionadas que alteren el electromagnetismo en más de una parte de 10000 millones.

Sin embargo, el diseño del experimento está pensado para detectar axiones tanto más ligeros como más pesados. Así que los investigadores van a tratar de detectar axiones aún más débiles con el mismo dispositivo.

También están pensando en cómo escalar el sistema, que ahora tiene el tamaño de una cesta de baloncesto, hasta el tamaño de un automóvil para detectar axiones aún más débiles.

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Fuentes y referencias:
Artículo original.
Foto: MIT