¿Deterctor de Materia Oscura?

Lux-Zeplin (LZ)

Por eso científicos del mundo están realizando experimentos como Lux-Zeplin (LZ) que se encuentra a un kilómetro y medio bajo tierra y es el detector de materia oscura más sensible del mundo, con una sensibilidad 50 veces superior a la de sus predecesores como mínimo.

El detector de materia oscura más sensible del mundo comenzará muy pronto su rastreo oficial para captar el hipotético paso de partículas de materia oscura por la Tierra.

En el proyecto trabajan físicos de diversas instituciones en Estados Unidos y Europa, incluyendo la Universidad Brown, en Providence, Rhode Island, Estados Unidos, la Universidad de California, y el University College de Londres.

El detector LUX (de las palabras en inglés Large Underground Xenon) está ubicado a más de un kilómetro (casi una milla) de profundidad bajo las Colinas Negras (o las Black Hills en inglés), en una antigua mina de oro de Dakota del Sur, Estados Unidos, y es el dispositivo más sensible diseñado hasta ahora para buscar la materia oscura.

Aunque conforma más del 80 por ciento de la masa del universo conocido, la materia oscura no ha sido todavía detectada directamente.

Las partículas de materia oscuras no emiten luz. Por eso los científicos del LUX buscarán evidencias de las colisiones de partículas de materia oscura (que se asume serán lo que los teóricos llaman Partículas Masivas de Interacción Débil, o WIMPs por sus siglas en inglés) contra átomos de xenón dentro de la cámara del detector LUX. Si entre todas las partículas que interaccionen con átomos de xenón, hay algunas WIMPs, entonces los científicos deberían ser capaces de detectarlas a partir de dichas colisiones.

El LUX requiere un ambiente con las menores perturbaciones posibles. En julio, el detector se instaló en un recinto del Laboratorio Sanford (Sanford Lab), emplazado a unos 1.480 metros (unos 4.850 pies) de profundidad. Allá abajo está protegido de la radiación cósmica que bombardea constantemente la superficie de la Tierra. El LUX también debe ser protegido de las pequeñas cantidades de radiación natural que proviene de la masa rocosa circundante. Por eso, el detector, que tiene más o menos el tamaño de una cabina de teléfono, fue encerrado dentro de un tanque de acero inoxidable de unos 6 metros (20 pies) de alto y 7 metros y medio (25 pies) de diámetro, que luego fue llenado con más de 250.000 litros (más de 70.000 galones) de agua desionizada ultrapura que escudará al dispositivo frente a la radiación gamma y los neutrones errantes.

El tanque de agua cuenta con 20 dispositivos fotomultiplicadores, cada uno lo bastante sensible como para detectar un fotón individual. Muy de vez en cuando, una partícula de alta energía causada por la radiación cósmica atravesará la tierra hasta llegar al LUX. Cuando eso suceda, el diminuto destello de luz resultante en el agua alertará a los investigadores de que la señal correspondiente indicada por el detector no ha sido causada por materia oscura, ayudándolos así a descartar falsas detecciones de esa escurridiza forma de materia.

El detector es un cilindro de titanio de pared doble de aproximadamente dos metros de altura y uno de diámetro. En lo básico es como un termo para bebidas, sólo que no alberga café sino un tercio de tonelada de xenón, en estado líquido, enfriado a una temperatura de 107 grados centígrados bajo cero. Dentro del termo, o criostato, hay otros 122 fotomultiplicadores de menor tamaño que informarán cuando una WIMP choque contra un átomo de xenón.

La colisión entre una WIMP y un átomo de xenón debiera producir dos destellos luminosos, uno en el punto de impacto y el segundo en una capa delgada de gas xenón que hay en la parte superior del detector. El segundo destello, más fuerte que el primero, estará causado por los electrones que se desprendan durante la colisión, los cuales serán arrastrados hacia arriba por el fuerte campo eléctrico dentro del dispositivo.

Valiéndose de diversos criterios, los investigadores compararán los datos de los dos destellos para determinar si lo detectado es realmente materia oscura.

La Fuente: NCYT Amazings.

Lo que llama la atención de todo este tinglado, es que construyan una estructura en el subsuelo de la Tierra para según dicen, capturar la “materia oscura”, algo que nadie sabe lo que es, ni siquiera si realmente puede existir, dicen que es invisible, que no genera radiación pero si genera Gravedad, no se sabe de qué clase de partículas podrá estar constituida, no sabemos… ¡Nada! de esta dichosa “materia”.

“Probablemente, el punto en donde parte la historia en términos de evidencia empírica fue en 1933, con el astrónomo Fritz Zwicky. Zwicky, en ese entonces, estaba estudiando cómo se movían las galaxias en los llamados “cúmulos de galaxias”, que son agrupaciones enormes de varias galaxias que están ligadas gravitacionalmente.

En particular, estaba estudiando el llamado cúmulo de Coma, ubicado en la constelación de Coma Berenices. La razón para estudiar el movimiento de las galaxias en este cúmulo era fascinante: este baile cósmico entre galaxias te relata cuán masivo es el cúmulo, dado que conoces el tamaño del mismo (que se puede medir observacionalmente).

Si hay mucha masa, entonces las galaxias alcanzarán, en promedio, grandes velocidades. Si hay poca masa, la velocidad que alcanzan las galaxias va a ser, en promedio, pequeña. Lo sopresivo para Zwicky fue que las velocidades que alcanzaban las galaxias en el cúmulo eran enormes, lo que implicaba que la masa total del cúmulo era enorme. El problema era que, si sumabas toda la masa de todas las galaxias del cúmulo observables desde la Tierra, no te alcanzaba para reproducir la masa que daba pie a las grandes velocidades que alcanzaban las galaxias en el mismo.

En otras palabras, había mucha más masa que objetos brillantes en este cúmulo. Esto llevó a Zwicky a concluir que había algo raro con el cúmulo: quizá los supuestos en sus cálculos estaban equivocados, o quizá las leyes de la física funcionan distinto en ese cúmulo distante.

 

“Ver” la red de materia oscura que rodea el cúmulo de coma

Asombrado y sin respuesta, Zwicky llamó a esta materia “extra” que no podíamos ver y que daba lugar a estas excepcionales velocidades como dunkle Materie, que en alemán significa “materia oscura”.

 

           Martinus J. G. Veltman

El Premio Nobel de Física, con respecto a este tema decía:

“La materia oscura es la alfombra, najo la cual, los cosmólogos, barren su ignorancia.”

Hasta el momento lleva la razón, y, viendo proyectos como este, me pregunto: ¿Estaremos perdiendo el Norte”.

¿Materia Oscura? ¿Dónde?

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