No emite radiación electromagnética y nadie sabe realmente qué es, pero eso no ha impedido que un equipo de investigadores europeos desarrolle un dispositivo que los científicos utilizarán para detectar y determinar la naturaleza de la materia oscura que constituye 1 / 4 de la masa de nuestro universo.
Los investigadores de la Universidad de Zaragoza (UNIZAR) y el Institut d'Astrophysique Spatiale (IAS, en Francia), hicieron suposiciones sobre la naturaleza de la materia oscura en base a estudios teóricos, y desarrollaron un dispositivo llamado "bolómetro centelleante" para detectar el resultado de interacción de materia oscura con material dentro del detector.
“Uno de los mayores desafíos en física hoy en día es descubrir la verdadera naturaleza de la materia oscura, que no se puede observar directamente, a pesar de que parece representar una cuarta parte de la materia del Universo. Así que tenemos que intentar detectarlo usando prototipos como el que hemos desarrollado ", le dice a SINC Eduardo García Abancéns, investigador del Laboratorio de Física Nuclear y Astropartículas de UNIZAR.
García Abancéns es uno de los científicos que trabajan en el proyecto ROSEBUD (acrónimo de Rare Objects SEarch with Bolometers UndergrounD), una iniciativa de colaboración internacional entre el Institut d'Astrophysique Spatiale (CNRS-Universidad de París-Sur, en Francia) y la Universidad de Zaragoza, que se centra en la caza de materia oscura en la Vía Láctea.
Los científicos han estado trabajando durante la última década en esta misión en el Laboratorio Subterráneo Canfranc, en Huesca, donde han desarrollado varios detectores criogénicos (que funcionan a temperaturas cercanas al cero absoluto: 273,15 ° C). El último es un "bolómetro centelleante", un dispositivo de 46 gramos que, en este caso, contiene un "centelleador" de cristal, compuesto de bismuto, germinado y oxígeno (BGO: Bi4Ge3O12), que actúa como un detector de materia oscura.
Naturalmente, para construir cualquier tipo de detector de materia oscura, los investigadores tuvieron que hacer algunas suposiciones sobre la naturaleza de la materia oscura en sí. La técnica de detección desarrollada por los investigadores se basa en una serie de estudios teóricos que apuntan a partículas llamadas WIMP (partículas masivas de interacción débil) como el componente principal de la materia oscura.
“Esta técnica de detección se basa en la medición simultánea de la luz y el calor producidos por la interacción entre el detector y los WIMP hipotéticos que, según diversos modelos teóricos, explican la existencia de materia oscura”, explica García Abancéns.
El investigador explica que la diferencia en el centelleo de las diversas partículas permite que este método diferencie entre las señales que producirían los WIMP y otras producidas por diversos elementos de radiación de fondo (como partículas alfa, beta o gamma).
Para medir la cantidad minúscula de calor producido, el detector debe enfriarse a temperaturas cercanas al cero absoluto, y se ha instalado una instalación criogénica, reforzada con ladrillos de plomo y polietileno y protegida de la radiación cósmica, ya que se encuentra debajo de la montaña Tobazo. en el laboratorio subterráneo Canfranc.
"El nuevo bolómetro centelleante ha funcionado de manera excelente, demostrando su viabilidad como detector en experimentos para buscar materia oscura, y también como un espectrómetro de rayos gamma (un dispositivo que mide este tipo de radiación) para monitorear la radiación de fondo en estos experimentos", dice García Abancéns.
El bolómetro centelleante se encuentra actualmente en el Centro Universitario de Orsay en Francia, donde el equipo está trabajando para optimizar la recolección de luz del dispositivo y llevar a cabo pruebas con otros cristales BGO.
Este estudio, publicado recientemente en la revista Optical Materials, forma parte del proyecto europeo EURECA (European Underground Rare Event Calorimeter Array). Esta iniciativa, en la que participan 16 instituciones europeas (incluidas la Universidad de Zaragoza y el IAS), tiene como objetivo construir un detector criogénico de una tonelada y usarlo durante la próxima década para buscar la materia oscura del Universo.
Fuente: FECYT (España)
