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Durante décadas, los científicos han intentado responder una de las preguntas más difíciles de la física moderna: ¿de qué está hecha realmente la mayor parte de la materia del universo? Las estrellas, los planetas, las galaxias y todo lo que podemos observar directamente representan solo una parte de ella. El resto parece estar compuesto por algo que no emite ni refleja luz y que, por ahora, solo podemos detectar a través de sus efectos gravitacionales.
A ese componente invisible se le conoce como materia oscura. Aunque su existencia es ampliamente aceptada a partir de distintas observaciones astronómicas, todavía no se ha conseguido detectar directamente una partícula de materia oscura.
Ahora, un experimento instalado a unos 1,500 metros bajo tierra en Dakota del Sur, Estados Unidos, ha registrado una interacción de partículas que los investigadores consideran especialmente interesante. El resultado podría estar relacionado con una de las partículas propuestas como candidata a formar la materia oscura, aunque todavía no existe evidencia suficiente para afirmar que se haya producido una detección.
UNA SEÑAL QUE NO ENCAJA DEL TODO
El resultado procede del experimento LUX-ZEPLIN (LZ), uno de los proyectos diseñados para buscar directamente partículas que podrían constituir la materia oscura. El detector se encuentra en el Sanford Underground Research Facility, una instalación científica construida en una antigua mina de oro en Dakota del Sur.
La profundidad no es un detalle menor. Al colocar el detector bajo una gran cantidad de roca, los investigadores pueden reducir considerablemente la interferencia producida por partículas procedentes del espacio y otras fuentes que podrían generar señales parecidas a las que se están buscando.
En el interior del detector se utilizan aproximadamente 10 toneladas de xenón líquido ultrapuro. La idea es sencilla de explicar, aunque extremadamente difícil de ejecutar: si una partícula de materia oscura atraviesa el detector y choca con un átomo de xenón, esa interacción podría producir una pequeña señal de luz que los instrumentos sean capaces de registrar.
Lo importante: todavía no es un descubrimiento confirmado.
Los investigadores encontraron una interacción difícil de explicar mediante las fuentes conocidas de fondo, pero un único evento no alcanza el nivel estadístico necesario para afirmar que se ha detectado materia oscura.
¿QUÉ PODRÍA HABER PRODUCIDO LA SEÑAL?
Una de las posibilidades que los científicos están estudiando es que la interacción haya sido producida por un WIMP, sigla en inglés para partículas masivas de interacción débil. Durante años, estas partículas han sido consideradas una de las posibles explicaciones para la materia oscura, aunque hasta ahora ningún experimento ha conseguido demostrar que existan.
El evento registrado por LZ presenta algunas características compatibles con lo que los investigadores esperan encontrar en una interacción de este tipo. Sin embargo, también deben descartarse otras explicaciones antes de atribuirlo a una partícula desconocida.
Esta es una de las razones por las que la ciencia experimental necesita repetir las observaciones. Una señal aislada puede ser importante porque permite plantear nuevas hipótesis, pero necesita ser acompañada por más datos para determinar si se trata de un fenómeno real, una fluctuación estadística o algún proceso conocido que todavía no ha sido identificado correctamente.
EL MISTERIO DE LA MATERIA OSCURA
La materia oscura no puede observarse directamente mediante la luz. No emite ni refleja radiación electromagnética como lo hacen las estrellas o los planetas. Su presencia se deduce principalmente a partir de la manera en que su gravedad afecta a las galaxias, a la luz que viaja por el universo y a la distribución de la materia a gran escala.
Los cálculos actuales indican que la materia ordinaria representa aproximadamente el 15 % de toda la materia del universo, mientras que alrededor del 85 % correspondería a materia oscura. Esto no significa que los científicos sepan exactamente qué es ese componente invisible. De hecho, identificar su naturaleza sigue siendo uno de los grandes problemas abiertos de la física.
Resolverlo tendría consecuencias mucho más amplias que encontrar una nueva partícula. También permitiría comprender mejor cómo se formaron y evolucionaron las galaxias y ayudaría a completar nuestra explicación de la estructura del universo.
LA CIENCIA TAMBIÉN AVANZA CUANDO UNA SEÑAL NO TIENE TODAVÍA UNA RESPUESTA
Uno de los aspectos más interesantes de este resultado es precisamente la incertidumbre. El experimento no ha anunciado que haya encontrado definitivamente materia oscura. Lo que existe es una señal que merece ser estudiada con mayor profundidad porque no encaja fácilmente con las explicaciones conocidas.
El propio experimento continuará recopilando información. Si aparecen nuevos eventos con características similares, los investigadores podrán comparar los resultados y determinar si existe un patrón consistente. Si no vuelven a aparecer, también será una información importante para limitar las posibles explicaciones.
Esta forma de avanzar puede resultar menos espectacular que un descubrimiento definitivo, pero es fundamental para la investigación científica. Antes de afirmar que algo nuevo existe, los investigadores necesitan demostrar que la señal puede reproducirse y que otras explicaciones han sido suficientemente descartadas.
Una pista, no todavía una respuesta
El resultado de LUX-ZEPLIN puede convertirse en una pieza importante de la búsqueda de materia oscura, pero todavía hacen falta más observaciones. Por ahora, lo más preciso es hablar de una señal intrigante y no de una detección confirmada.
QHAPAQ PERÚ: ENTENDER LO QUE ESTÁ CAMBIANDO
La búsqueda de materia oscura muestra hasta dónde puede llegar la ciencia cuando combina grandes instalaciones, instrumentos extremadamente sensibles y años de investigación. También recuerda que muchos de los avances científicos más importantes comienzan con una pregunta que todavía no tiene respuesta.
En QHAPAQ Perú seguiremos explorando estos avances para explicar qué está ocurriendo, por qué importa y qué nuevas preguntas pueden abrirse a partir de ellos.
FUENTES
Reuters — información sobre el resultado del experimento LUX-ZEPLIN y la posible señal de materia oscura.
U.S. Department of Energy — información técnica sobre el experimento LUX-ZEPLIN.
LUX-ZEPLIN Collaboration — resultados y características del experimento.
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