Si hay evidencia de la materia oscura, ¿Por qué no la hemos medido? ¿Es culpa de nuestros dispositivos o no existe realmente? ¿Podemos estar buscando en el sitio equivocado? Hablemos un ratico sobre la Materia Oscura.

Para comenzar, ¿qué es la Materia Oscura (MO)? Este es el nombre que le damos a un tipo de materia completamente diferente a la materia ordinaria conocida, que no interactúa con la radiación electromagnética (EM), y por lo tanto no emite en ningún rango del espectro EM. ¡Cuidado! La MO no debe confundirse con la Energía Oscura. Ahora, si no podemos verla ¿por qué decimos que existe? Debido a que hay gran evidencia observacional que apoyan su existencia.

La principal evidencia proviene del estudio del movimiento de cúmulos estelares en el borde de ciertas galaxias. Estos cúmulos giran a velocidades orbitales tan grandes que no es consistente con la masa ordinaria que los componen. Es así como en 1933, el astrofísico Fritz Zwicky propuso la existencia de una “masa invisible” que debería estar presente para compensar la gravedad necesaria para que las estrellas no salgan disparadas desde el borde de la galaxia hacia el espacio. Éste y otros efectos indican que la MO existe y que representa alrededor del 85% de toda la materia en el Universo.

Pero, ¿cuál es la composición de la materia oscura? Esto es desconocido, aunque existen algunos candidatos de los cuales dos son los más famosos: a) Partículas masivas débilmente interactuantes (WIMP). Estas partículas hipotéticas se hicieron famosas en 1980 y las predicciones indican que son de 1 a 1000 veces más pesadas que los protones. Además, interactúan con la materia ordinaria débilmente. Su existencia es predicha en el contexto de la Supersimetría y encaja también con el Modelo Estándar de partículas, pero hasta ahora los resultados en detección han sido nulos. b) Axión: esta partícula fue postulada en 1977 y se predice que deben tener una ligera masa inferior a 10^{-7}eV. Además, no interactúa o lo hacen muy débilmente con la materia ordinaria.

La teoría nos dice que el Axión se puede transformar en un fotón en presencia de campos electromagnéticos, por lo cual debería poder ser detectada en el laboratorio con el uso de fuertes campos magnéticos. Pero, nada…

En presencia de estos intentos fallidos, se deben tener algunas consideraciones: a) Que los axiones sean más o menos masivos que los valores estimados, b) que la materia no esté compuesta de un solo tipo de partículas, c) o que las partículas interactúen mediante sus propias fuerzas. Con el fin de conseguir a estas escurridizas partículas (a alguna de ellas), los cazadores de la MO están diseñando sensores y experimentos que permitan su detección, siendo una de las propuestas más llamativas el uso de los sensores cuánticos.

Un sensor cuántico es un dispositivo que es capaz de detectar una sola partícula cuántica (por ejemplo, un fotón). Una de estas propuesta es el experimento Dark Matter Radio (DMRadio, Universidad de Stanford). El objetivo principal del experimento es detectar MO como una señal de radio AM. Para esto, proponen el uso de semiconductores altamente sensibles y un mecanismo en el que se espera que las partículas oscuras puedan excitar un electrón, que genera una señal eléctrica en forma de pulso (por cada partícula detectada). Como éste, existen otras muchas propuestas en la caza de las partículas que componen la MO, y los científicos más optimistas esperan tener un detector lo suficientemente sensible en 5 años, capaz de detectar partículas en ese misterioso sector oscuro, que pesen una millonésima parte de un protón.

Pero si no se logra, y cómo es arte usual para los científicos habrá que empezar de nuevo. Si tu curiosidad te lleva a querer saber más, te dejo algunos links:
– A Quantum Sense of Dark Matter (doc en inglés)
– Proyecto Dark Matter Radio
– Última oportunidad para los WIMP: los físicos lanzan una búsqueda total del candidato a la materia oscura (en inglés)

Gracias por leerme. Nos vemos en una siguiente oportunidad (imagen sapito)