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ZIP, núcleo central del detector de las supuestas wimps. Foto: Berkeley University.

Hay más materia oscura que ordinaria. Las galaxias, estrellas, planetas y nosotros mismos estamos hechos de materia ordinaria que sólo representa un 4% de la composición Universo. Podemos inferir que hay una materia que no emite luz, no bloque la luz y que, sin embargo, produce una atracción gravitacional que podemos medir observando galaxias lejanas. No tenemos ni idea sobre la naturaleza de esta materia oscura.
La materia oscura podría estar constituida por agujeros negros, por axiones, por neutrinos… Uno de los candidatos a materia oscura sería partículas elementales denominadas WIMPS (Weakly Interacting Massive Particles) o partículas débilmente interactúantes. Estarían aquí desde el Big Bang y no las veríamos porque interaccionarían muy poco con la materia ordinaria, cosa que incluye a nuestros instrumentos estándar.
Se ha intentado detectarlas en el pasado sin demasiado éxito. Ahora Blas Cabrera de la Universidad de Stanford y Bernard Sadoulet de la Universidad de Berkeley, Dan Bauer del Fermilab y Dan Akerib de Case Western Reserve University realizan un nuevo intento para detectar estas elusivas e hipotéticas partículas. En este proyecto participan 46 científicos de 13 instituciones distintas.
En una mina de Minnesota el grupo de investigadores han dispuesto un nuevo instrumento denominado CDMSII (Cryogenic Dark Matter Search II) que es el detector de WIMPS más sensible en el mundo
Las partículas WIMPS, si es que existen, tendrían carga neutra y serían unas 100 veces más pesadas que el protón. Si existieran atravesaría la Tierra de lado constantemente sin ninguna oposición porque en general no interaccionarían con la materia corriente, pero se ha diseñado el CDMII para poder detectar los raros eventos muy débiles y escasos de colisión de una WIMP con átomos ordinarios.
El detector se encuentra en el fondo de una mina para evitar que los rayos cósmicos que alcanzar la superficie terrestre y la radiación natural de las rocas no produzcan demasiado ruido en los instrumentos. De hecho, mucho del instrumental del CDMSII va encaminado a discernir entre los eventos buscados y otros más corrientes producidos por las mencionadas radiaciones.
El detector se encuentra a escasas milésimas por encima del cero absoluto para evitar ruidos producidos por el calor, y además de un sistema criogénico se utiliza un sistema aislante de seis capas. A esas temperaturas incluso los átomos están casi completamente inmóviles (Foto del interior del del criostato).
El corazón del detector consta de cristales de silicio y germanio. Los átomos de estos elementos forman en estos cristales una red cristalina casi perfecta. Si una WIMP choca contra un átomo transferirá algo de energía que se propagará por la red como un fonón, que son vibraciones de la red cristalina de átomos, hasta alcanzar la superficie del cristal. Una vez allí una capa de tungsteno (o wolframio) haría de blanco para los fonones, que inducirían una carga eléctrica que se puede detectar convencionalmente. Otra capa externa detectaría posibles iones liberados en el proceso, que además ayuda a discriminar entre distintos tipos de eventos.
Un posible candidato a WIMP sería el neutralino, las partículas más ligeras que las teorías de supersimetría predicen. Si el CDMSII los detectase significaría la primera evidencia de la existencia de la supersimetría en física de altas energías.
No obstante aunque la materia oscura esté formada por WIMPS no habría «átomos» de WIMPS al ser partículas neutras, ni tampoco formaría estrellas ni planetas ni otra clase de agregados debido a su alta velocidad.
Hay otros experimentos similares en marcha en el mundo como el ZEPLIN de la Universidad de California en Los Ángeles e instituciones británicas en una mina de Sheffield (Reino Unido). En el polo sur también está en construcción el IceCube que detectará neutrinos y posibles señales de aniquilación de WIMPS.
El tiempo dirá si al final se detecta algo o no. En todo caso una respuesta negativa es también una respuesta.

Referencias:
Universidad de Berkeley.
Universidad de Stanford.