Proponen un sistema de detección directa de partículas de materia oscura basado solamente en la interacción gravitatoria.
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No vamos a recordar el concepto de materia oscura, esa masa misteriosa que parece constituir la mayor proporción de masa del Universo.
Desgraciadamente, los esfuerzos por detectar dicha materia han sido infructuosos hasta el momento. No obstante, la dinámica de galaxias, la estructura a gran escala de Universo o las lentes gravitatorias nos dicen que la materia oscura existe.
Hasta ahora se creía que dicha materia estaría hecha de WIMPs o partículas débilmente interactuantes. Esta hipótesis sostiene que habría unas partículas pesadas fuera del Modelo Estándar que no interaccionarían entre ellas, pero que lo harían muy débilmente con la materia ordinaria (de otros modo no serían detectadas por nuestros instrumentos hechos de materia normal). No se han detectado hasta le momento y se ha descartado bastante del espacio de parámetros. También se han propuesto a los axiones como posibles responsables de esa masa que desconocemos.
Últimamente se ha dicho que quizás esa materia oscura esté compuesta de agujeros negros primordiales. Esta hipótesis será falsable cuando los detectores de ondas gravitacionales sean más sensibles y se tenga una buena estadística de masas de agujeros negros cuyo origen no pueda explicar la evolución estelar.
Aunque la peor de las posibilidades sería que las partículas de materia oscura no interaccionaran en absoluto con la materia ordinaria. Es decir, que todos los detectores que concibamos serán totalmente transparentes a dichas partículas. Sólo quedaría la interacción gravitatoria, así que sería imposible detectarlas, ¿o no?
Un grupo de investigadores del NIST propone que si las partículas de materia oscura son extremadamente pesadas entonces sí podrían ser detectadas con un dispositivo formado por miles de millones de pequeños péndulos.
Para que el dispositivo funcionase, las partículas en cuestión tendrían que tener una masa de orden de la masa de una grano de sal. Este tipo de partículas no interaccionaría con los dispositivos actuales para la detección de WIMPs porque estos instrumentos no están diseñados para ello, aunque las partículas interaccionasen con la materia ordinaria.
El sistema estaría refrigerado una temperatura cercana al cero absoluto y estaría apantallado de los rayos cósmicos para evitar interferencia. Sería sensible a partículas con una masa entre 1/5000 de miligramo a unos pocos miligramos. Estas masas son brutales desde el punto de vista de modelos estándar, pero incluye la masa de Planck: 21,7 microgramos. La masa, energía, longitud y masa de Planck serían las medidas «naturañes» y cabe esperar que durante el Big Bag puedan formarse entes con esas «medidas», incluso se cree que la discretización del espacio-tiempo se da a la distancia y tiempo de Planck. Al contrario que estas dos, la masa de Planck es accesible con nuestra tecnología actual.
Los péndulos tendrían una longitud del orden del milímetro y habría que tener miles de millones de ellos dispuestos en una estructura 3D de un metro cúbico. Las técnicas de fabricación por fotolitografías permitirá hacer estos péndulos en gran cantidad. El paso de una partículas de materia oscura este tipo cambiaría la oscilación de los péndulos que estuvieran en la trayectoria de dicha partícula y esto se podría registrar.
En otras estrategias los investigadores han propuesto esferas levitadas por campos magnéticos cuyo cambio de posición sería medido con un láser con una precisión comparable con la que se mide en los interferómetros de onda gravitacionales LIGO.
La ventaja de los péndulos es que permitía rechazar oscilaciones espúreas más fácilmente y saber las trayectorias de las partículas de materia oscura.
Puede que al final no se detecten partículas de este tipo, pero, al menos, un sistema así permitiría descartar su existencia en esa gama de masas.
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Fuentes y referencias:
Artículo original. [2]