Buscan materia oscura en las profunidades de la Tierra

En una antigua mina de oro a un kilómetro y medio (una milla) de profundidad, adentro de un tanque de titanio relleno con un extraño gas líquido, un grupo de científicos inició la búsqueda de algo que hasta ahora ha resultado imposible de encontrar: materia oscura.

Los científicos están convencidos de que la materia invisible constituye la mayor parte de la masa del universo y dicen que no estaríamos aquí sin ella. Pero no saben qué es. Los esfuerzos por resolver este enorme misterio llevaron a un equipo de científicos a las profundidades de la Tierra, debajo de Lead, Dakota del Sur.

La pregunta que se hacen es bastante básica, según Kevin Lesko, físico del Lawrence Berkeley National Laboratory: “¿En qué consiste este gran lugar en el que vivo? Hoy por hoy, el 95% es un misterio”.

La idea es que un kilómetro y medio de tierra y piedras, un tanque gigantesco, un segundo tanque y el titanio más puro del mundo bloquearán casi todos los rayos y partículas cósmicas que revolotean a nuestro alrededor todos los días. Pero los científicos creen que la materia oscura puede evitar todos esos obstáculos. Esperan que una partícula penetre una cuba de xenón líquido en el interior del tanque y se estrelle contra un núcleo de xenón como si fuesen dos bolas en una mesa de billar, revelando su existencia mediante un fugaz rayo de luz detectable por un aparato llamado “la cámara de protección del tiempo”.

Los científicos dicen que la iniciativa, que lleva cinco años de planificación y cuesta 60 millones de dólares, se puso finalmente en marcha hace dos meses, tras una demora derivada de la pandemia del COVID-19. Hasta ahora el aparato no encontró nada. O, mejor dicho, no encontró materia oscura.

Pero destacan que el equipo parece estar funcionando y filtra la mayor parte de la radiación que esperan bloquear.

“Al investigar este tipo de interacción tan raro, la primera tarea es deshacerse de todas las fuentes ordinarias de radiación, que frustrarían el experimento”, dijo el físico de la Universidad de Maryland Carter Hall.

Si sus cálculos y teorías están acertados, sospechan que podrán ver apenas un par de indicios fugaces de materia oscura al año.

Dicen que las posibilidades de encontrar materia oscura antes de que concluya el experimento son “probablemente menos del 50%, pero más del 10%”, de acuerdo con Hugh Lippincott, un físico que hace de portavoz del equipo de científicos.

“Hay que ser optimista”, expresó Lesko, de Lawrrence Berkeley. “No te embarcas en una búsqueda tan inusual sin alguna esperanza de encontrar algo”.

Dos ascensores del 1930 transportan a los científicos a lo que llaman el experimento LUX-ZEPLIN en el Centro de Investigaciones Subterráneas de Sanford. Un descenso de diez minutos termina en un túnel con paredes frías cubiertas con redes. La vieja mina pronto desemboca en un laboratorio de alta tecnología donde el polvo y la contaminación son el enemigo. Se cambian los cascos por otros limpios y se colocan dos pares de botas de bebé protectoras encima de las que llevan.

El corazón del experimento es el tanque gigantesco llamado cryostat, según dijo el jefe de ingenieros Jeff Cherwinka durante una visita guiada de diciembre del 2019, antes de que se sellase y se llenase el aparato. Lo describió como “una especie de termo” hecho “con lo que sea tal vez el titanio más puro del mundo”. Pensado para mantener el xenón líquido frío y mantener la radiación muy baja.

El xenón es algo especial, sostuvo el coordinador de física experimental Aaron Manalaysay, porque permite a los científicos ver si se produce una colisión con uno de sus electrones o con su núcleo. Si hay algo que puede golpear el núcleo, es la materia oscura que todos buscan, dijo Manalaysay.

Los mismos científicos ensayaron un experimento similar, de menor escala, hace algunos años. No encontraron nada y decidieron que tenían que ser más ambiciosos. Hay otro experimento en gran escala en Italia por otro equipo rival, pero no se han anunciado los resultados hasta ahora.

Los científicos tratan de averiguar por qué el universo no es lo que parece.

Una parte del misterio es la materia oscura, que representa de lejos la mayor parte de la masa del cosmos. Los astrónomos saben que está allí porque cuando miden las estrellas y otras materias de las galaxias, comprueban que no hay suficiente gravedad en las galaxias como para mantener estos racimos juntos. Si no hubiese nada allí, las galaxias “se alejarían rápidamente”. Según Manalaysay.

“Es básicamente imposible comprender nuestras observaciones de la historia, de la evolución del cosmos, sin la materia oscura”, dijo Manalaysay.

Lippincott, físico de la Universidad de California-Santa Bárbara, dijo que “no estaríamos aquí sin la materia oscura”.

Si bien pocos dudan de la existencia de la materia oscura, abundan las dudas acerca de en qué consiste. La teoría predominante es que contiene grandes partículas que interactúan de una forma frágil.

De ser así, el estudio LUX-ZEPLIN podría detectarlas. “Queremos saber dónde se esconden”, dijo Lippincott.

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Seth Borenstein está en Twitter, en @borenbears.

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