Hace unos días, cerca de Cessy (Francia), una mujer paseaba con su perro ajena a lo que se cocía bajo sus pies. Era un entorno idílico. Campos verdes con nieve en las umbrías, granjas de vacas y los Alpes recortados en el horizonte. Mientras, a 100 metros bajo tierra, cientos de operarios, ingenieros y físicos hacían los últimos ajustes para encender la mayor máquina del mundo, capaz de reproducir lo que pasó en el universo poco después del Big Bang.

     Vista lateral del experimento CMS, uno de los mayores del CERN

El Gran Colisionador de Hadrones, o LHC, en la frontera entre Francia y Suiza, intenta localizar partículas de la “materia oscura”. Entre sus muchos logros aún está en la memoria de todos el famoso Bosón que según nos dicen da masa a las partículas. En esa ocasión ya se consiguió todo un récord mundial con el descubrimiento del bosón de Higgs. Lo que deparará esta segunda etapa, que durará hasta 2018, no lo sabe nadie. Tras un tiempo de reparación y acondicionamiento el acelerador se puso a funcionar al doble de potencia y cruzará una frontera de la física nunca antes traspasada. ¡Veremos que nos encontramos! Incluso podría ser alguna sorepresa ¿desagradable? Bueno, si las cosas se hacen bien, no tiene por que producirse ningún acontecimiento negativo (aunque hace unos días el LHC “fue atacado” y se paralizaron los trabajos, ¡una ardilla tuvo la osadía de introducirse en la máquina!

El Large Hadron Collider (LHC) hace unos años nos sorprendía con la confirmación de la existencia del bosón de Higgs, Después de aquello volvió a tener una parada para revisiones hasta que de nuevo, los protones volvieron a circular por este túnel de 27 kilómetros de longitud, preparados para ofrecernos nuevos hallazgos científicos. Bueno, eso dicen los del LHC que se empeñan en buscar partículas de materia oscura que llaman WIMPs, cuando no se sabe ni si la “materia oscura” existe en realidad. Es toda una paradoja el que una maquinaria tan enormemente grande que dispone de tan descomunal energía, se disponga a realizar experimentos en busca de la “nada”, ya que, lo cierto es que no saben ni si encontraran alguna cosa.

      Nuevos detectores nos darán mucha más información

El último parón ha servido para que los ingenieros a cargo del CERN hayan realizado importantes mejoras en esta estructura, y la nueva puesta en funcionamiento con el doble de la energía de lo que lo había hecho en el pasado ciclo de experimentos, seguramente, dará alguna sorpresa. A mí me gustaría que los resultados nos dijeran si existe algo más allá de los Quarks.

Los protones son inyectados en ese particular circuito, al principio a una energía relativamente pequeña, pero poco a poco la van aumentando hasta alcanzar los 13 teraelectronvoltios (TeV). Al incrementar el número de protones aumentará el número de colisiones y la temperatura, y a finales de Abril de 2.016 se alcanzó su pico de energía de las partículas que circulen en el interior del LHC. Ahora a esperar resultados. Son muchos los datos que han quedado para su análisis.

El descubrimiento del bosón de Higgs fue crucial para “completar” la formulación del modelo estándar de la física de partículas, pero dicha teoría está aún incompleta, y otra teoría llamada supersimetría sugiere que hay una partícula aún no descubierta que acompaña a cada una de las existentes en el modelo estándar. Estas son algunas de las partículas que los científicos esperan detectar en la nueva ronda de experimentos, y sobre todas ellas destaca la “partícula de materia oscura”, que según los físicos constituye el 26% del universo.

“El experimento Cosine-100, instalado a 700 metros debajo del suelo en Corea del Sur, cuenta con participación brasileña. Los primeros datos recabados se dieron a conocer en un artículo publicado en Nature (imagen: cristales de yoduro de sodio dopados con talio que componen la estructura del nuevo detector de materia oscura.”

“El experimento italiano DAMA (Dark Matter) para la búsqueda directa de la materia oscura ha observado con 8,9 sigmas una modulación anual con un máximo entre mayo y junio, consistente con lo esperado para una señal de la materia oscura. El experimento ha acumulado datos durante 13 años de operación, primero DAMA/NaI entre 1995 y 2002, y luego DAMA/LIBRA entre 2003 y 2010. La amplitud de la modulación en la energía de retroceso de las moléculas de yoduro de sodio (dopado con talio) NaI(Tl) se puede interpretar como la colisión de una partícula WIMP de materia oscura de unos 10 GeV de masa que colisione con los núcleos de sodio, o con una de unos 80 GeV que colisione con los núcleos de yodo. Los datos de otros experimentos, como CoGeNT descartan una WIMP con 80 GeV de masa, luego todo apunta a una partícula WIMP de unos 10 GeV. El problema es que los resultados de DAMA están en contradicción con los resultados de otros experimentos (como CDMS o XENON100). Se han propuesto explicaciones de la modulación sin materia oscura, pero ninguna ha sido confirmada. Nos lo cuentan Katherine Freese, Mariangela Lisanti, Christopher Savage, «Annual Modulation of Dark Matter: A Review,» To appear in Review of Modern Physics, arXiv:1209.3339, Subm. 14 Sep 2012.”

Fuente: Ciencia de la Mula Francis

 

Datos de mayo de 2004. La zona verde representa el resultado del experimento DAMA, en comparación con los límites de precisión de los experimentos CDMS y EDELWEISS. Desde entonces, as mejoras en los resultados han sido significativas.

“El CDMS (Cryogenic Dark Matter Search), situado en la mina Soudan (Minnesota, Estados Unidos), utiliza una técnica basada en el almacenamiento de cristales de germanio y silicio a una temperatura muy fría. Los cristales, que tienen un tamaño similar al de un disco de hockey, son enfriados a la temperatura de 50 milikelvin (0,05 K). Esta temperatura tan cercana al cero absoluto hace que los átomos del cristal vibren muy lentamente, por lo que, si cualquier WIMP impactara contra un átomo del cristal, se produciría una onda de sonido, pues el átomo que recibe el impacto desplaza en su vibración a los átomos de su alrededor, tarea de la que se encarga una capa de metal (aluminio y tungsteno). Este tungsteno se encuentra a una temperatura crítica, por lo que ejerce de superconductor, y las vibraciones que se generan en el cristal calientan la capa de metal, que se detecta a través del cambio en la resistencia del mismo.”

Sí los WIMPS han sido buscados por muchos y de muchas maneras pero, sin encontrarlos hasta el momento, y, en ello, está empeñado el LHC que cuenta con más potencia que otros experimentos.

Si los WIMPs, finalmente resultan ser las partículas responsables de la “materia oscura” no bariónica ( si es que realmente existen), deberían tener propiedades muy concretas al hacer “imposible” o “difícil” que no podamos verlos a pesar de que conforma una gran parte de la masa del Universo, no interacciona mediante la fuerza electromagnética, lo que nos lleva a pensar que son neutras y, sin embargo, sí parece que emitan fuerza gravitatoria… ¡Es todo tan raro!

En física, el consenso científico es que la materia oscura existe con una certeza del 100% (Bueno, yo no entro en ese 100 x 100 y soy muy escéptico en cuanto a la existencia de esa materia oscura a la que se agarran los cosmólogos como el ahogado a un clavo ardiendo, ya que, de otra manera no sabrían explicar por qué las galaxias se alejan unas de otras a tanta velocidad y lo mismo las estrellas en las galaxias, y, la explicación más fácil para ellos… ¡la materia oscura!. Sabemos que interacciona muy poco con la materia ordinaria, por ello detectarla es extremadamente difícil, pero la están buscando con ahínco y tesón en un rango de 90 órdenes de magnitud. Has leído bien, buscamos una partícula con una masa entre los yocto-gramos y los yotta-gramos. La han descartado en muchos lugares, pero hay muchos otros en los que aún podría esconderse.

Uno de los grandes objetivos del LHC Run 2 es buscar una partícula candidata a la materia oscura si es que hay alguna que esté a su alcance. No sabemos si está a su alcance. Pero no perdemos la esperanza de que la encuentre. (Dicen algunos físicos del LHC).

 

“La materia oscura es un corpúsculo (si es macroscópico) o una partícula (si es microscópica) neutro (para la carga eléctrica y para la carga de color), que tiene una vida media muy larga y que interacciona débilmente con la materia ordinaria, quizás sólo gracias al bosón de Higgs. Uno de los objetivos del LHC Run 2 es explorar la búsqueda de una partícula de materia oscura en un pequeño rango de energías (la escala débil entre cientos y miles de GeV). Nos gusta creer que hay muchas razones físicas por las cuales debería esconderse en dicha escala. Pero la Naturaleza es sutil, aunque no perversa. Igual que el borracho que ha perdido sus llaves al entrar en casa de noche las busca debajo de la farola, donde hay luz, aunque esté a unos metros de distancia, buscamos la partícula donde podemos hacerlo. Y nuestra esperanza es encontrarla, pero si no la encontramos allí, como somos tercos, seguiremos buscándola.”

 

Nos dicen:

• No interacciona con la fuerza electromagnética (no absorbe, ni refleja, ni emite luz).
• Tampoco interacciona con la materia bariónica (ordinaria).
• No la podemos ver, pero ejerce un efecto gravitatorio medible sobre la materia ordinaria, y de esta manera la podemos detectar.

El punto dos y el tres son contradictorios. Sino interacciona con la materia bariónica ordinaria ¿Cómo puede interaccionar por medio de la Gravedad? Todo esto genera incredulidad.

Nos van a volver locos, nos hablan de:

Los MACHOS dejan de ser candidatos para la materia oscura del universo, en su lugar surgen las partículas SIMPS.

Contradicciones una tras otra.

Dicen que la ventana WIMPs para la “materia oscura” sigue abierta

Aun no sabemos si, en realidad, existe la materia oscura. Pero buscamos las hipotéticas partículas de las que pudiera estar constituida.

Axiones

Científicos proponen cómo detectar axiones, los ladrillos constituyentes de la materia oscura.

En realidad tendrían que decir: … los supuestos ladrillos de la “materia oscura”…

Pero… ¡Qué es un Axión?

El axión es una partícula hipotética que lleva el nombre de un detergente para ropa, porque sus supuestas propiedades «limpiaron» un conflicto entre una teoría conocida como cromodinámica cuántica y ciertos resultados experimentales.

A diferencia de los otros candidatos a materia oscura, los axiones serían extremadamente fríos y ligeros.

Con una masa inferior a la millonésima parte de la diminuta masa del electrón, los axiones son tan ligeros que se los describe mejor como ondas, cuyos campos asociados pueden extenderse a lo largo de kilómetros.

A pesar de ser tan extremadamente ligeros, los axiones existirían en cantidades tan grandes, que podrían explicar gran parte de la materia oscura del Universo.

Debido a que existen cerca del cero absoluto, la temperatura donde se detiene todo movimiento, los axiones esencialmente no se mueven, por lo que son una especie de fluido fantasmal, a través del cual se mueve todo lo demás.

Si los axiones existiesen en abundancia, los campos magnéticos que impregnan la Vía Láctea los dispersarían ocasionalmente, lo que generaría ondas de radio de una frecuencia que depende de la masa del axión.

El detector de axiones más avanzado del mundo, en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore en California, busca esas ondas de radio en una amplia banda de frecuencias. Sin embargo, hasta ahora todas las búsquedas de axiones han resultado infructuosas.

Como veréis, estos hablan de las partículas y de la materia oscura como si fueran objetos familiares con los que estamos a diario interaccionando, cuando en realidad, todo son hipótesis y creencias asentadas a través de indicios y conexiones “lógico-mentales” que no sabemos, aún, si van en la buena dirección.

¡Ya veremos que pasa! Me gustaría que acertaran y aparecieran los dichos WIMPs, confirmando todas esas teorías, así podríamos comenzar la búsqueda de otras partículas que, como el Gravitón, están por ahí perdidas y tampoco podemos encontrarla.

De Neutrinos, de materia Fría y materia Caliente…. La sensación es que, a pesar de las afirmaciones de muchos… ¡Están dando palos de ciego!

Emilio Silvera Vázquez

[?]