¿Encontraremos alguna vez materia oscura?

Kelen Tuttle, escritora y editora de The Kavli Foundation, contribuyó con este artículo a Expert Voices: Op-Ed & Insights.

Los científicos conocen desde hace mucho tiempo la materia oscura, una sustancia misteriosa que no emite ni absorbe la luz. Pero a pesar de décadas de búsqueda, todavía no han detectado partículas de materia oscura.

Detectores de materia oscura

Con una sensibilidad diez veces mayor a la de los detectores anteriores, tres experimentos de materia oscura recientemente financiados -el eXperimen Gen 2 de Axion Dark Matter, LUX-ZEPLIN y la Búsqueda de Materia Oscura Super Criogénica en el laboratorio subterráneo SNOLAB- han hecho que los científicos crucen sus dedos para poder ver finalmente estas partículas de larga búsqueda.

A finales del mes pasado, la Fundación Kavli organizó un Google Hangout para que los científicos en cada uno de esos experimentos pudieran discutir lo cerca que estamos de identificar la materia oscura. En la conversación a continuación se encuentran tres de los científicos líderes en la caza de la materia oscura:

Enectali Figueroa-Feliciano: Figueroa-Feliciano es miembro de la colaboración SuperCDMS y profesor asociado de Física en el Instituto MIT Kavli de Astrofísica e Investigación Espacial.

Harry Nelson: Nelson es el líder científico del experimento LUX-ZEPLIN y es profesor de física en la Universidad de California, Santa Bárbara.

Gray Rybka: Rybka dirige el experimento ADMX Gen 2 como co-ponente y es profesor asistente de investigación de física en la Universidad de Washington.

El experimento SuperCDMS en el laboratorio subterráneo de Soudan utiliza cinco torres como la que se muestra aquí para buscar partículas de materia oscura WIMP.

Abajo hay una transcripción modificada de la discusión. Los participantes han hecho correcciones y cambios para aclarar los comentarios orales registrados durante la retransmisión en directo. Para ver y escuchar la discusión con comentarios no modificados, puede ver el vídeo original.

The Kavli Foundation: Empecemos con una pregunta muy básica, pero lejos de ser simple. Uno de nuestros espectadores pregunta cómo sabemos con seguridad que la materia oscura existe. Enectali, espero que puedas empezar. ¿Cómo sabes que hay algo ahí fuera que puedas encontrar?

E.F.F.La evidencia primaria que nos dice que la materia oscura está ahí fuera es de observaciones astronómicas. En la década de 1930, la evidencia apareció por primera vez en las observaciones de las velocidades de galaxias dentro de los cúmulos de galaxias. Luego, en los años 70, llegó a las velocidades de las estrellas dentro de las galaxias. Una forma de explicar esto es si imaginas atar una cuerda alrededor de una roca y girarla. Cuanto más rápido gires la roca de la cuerda, más fuerza tendrás que usar para sujetarla. Cuando la gente miraba las rotaciones de velocidad de las galaxias, notaron que las estrellas se movían demasiado rápido alrededor del centro de la galaxia para ser explicadas por la fuerza que se podía ver debido a la gravedad de la masa que sabíamos que estaba allí por nuestras observaciones. La implicación fue que si las estrellas se están moviendo más rápido de lo que la gravedad podría mantenerlas unidas, debe haber más materia de la que podemos ver sosteniendo todo en su lugar.

Hoy en día, se han hecho muchos tipos diferentes de observaciones en las escalas más grandes, usando cúmulos de galaxias y lo que se llama el fondo cósmico de microondas. Incluso cuando miramos la pequeña escala de la física de partículas, sabemos que hay cosas sobre el Modelo Estándar que no son del todo correctas. Estamos tratando de averiguar lo que falta. Eso es parte de lo que se está haciendo en el Gran Colisionador de Hadrones del CERN y otros experimentos de colisionadores. Algunas de las teorías predicen partículas que serían buenos candidatos para la materia oscura. Así que desde las escalas cósmicas más grandes hasta las escalas físicas de partículas más pequeñas, hay razones para creer que la materia oscura está ahí y hay candidatos para lo que esa materia oscura puede ser.

Harry, espero que puedas seguir con eso un poco más. Su experimento y el de Enectali trabajan en ambos busca el tipo de partícula teórica más prometedora, una que interactúa tan débilmente con la materia en el medio ambiente.