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jueves, 16 de agosto de 2007

Buscan descifrar el misterio cósmico de la materia oscura

En laboratorios subterráneos de varias partes del mundo se desarrolla una carrera frenética para detectar la llamada materia oscura, una entidad cósmica invisible que se supone impide la dispersión de las galaxias.

Quien descifre su naturaleza solucionará uno de los grandes misterios de la ciencia y será candidato favorito al Premio Nobel. Pero es mucho más que un ejercicio teórico. Comprender la materia oscura -junto con otra fuerza misteriosa llamada energía oscura- podría contribuir a revelar el destino del universo.

Hasta ahora, la búsqueda de esa materia hipotética no ha dado resultados, pero no ha disuadido a unas dos docenas de equipos de investigadores de escudriñar las profundidades de minas abandonadas y túneles donde esa búsqueda pueda ser más propicia.

Los actuales detectores de materia oscura son más poderosos que los anteriores, pero aun los mejores no han dado en el clavo. Muchos equipos están construyendo detectores aun mayores o probando nuevas tecnologías.
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"Estamos en la etapa de oro de la búsqueda de la materia oscura", dijo Sean Carroll, físico teórico del Instituto Tecnológico de California que no ha participado en los experimentos. "Las condiciones parecen promisorias".

Los científicos admiten que todavía están literalmente a oscuras en la cuestión. La teoría prevaleciente es que la materia oscura está compuesta de partículas diminutas y exóticas remanentes de la Explosión Primordial que dio origen al universo hace unos 13.700 millones de años. Pese a componer una cuarta parte de la masa del universo, es denominada materia oscura porque no despide luz ni calor. Los astrónomos saben que existe debido a su tira y afloja gravitacional con las estrellas y las galaxias.

Pero comprobar su existencia está muy lejos de determinar qué es. La mayoría de los experimentos busca partículas teóricas llamadas WIMP _por sus iniciales en inglés que denominan las partículas masivas de escasa interacción_, principal candidato.

Los detectores subterráneos aguardan el momento decisivo en que un WIMP haga impacto en un núcleo atómico y cause un rebote elástico. Los experimentos tienen que hacerse bajo tierra para impedir que los rayos cósmicos interfieran con los resultados.

El investigador Neil Spooner, de la Universidad de Sheffield en Gran Bretaña, lo describe de la siguiente manera: "Hay una aguja en un pajar y estamos tratando de quitar la paja. Se necesita mejor tecnología para detectar lo que uno busca y rechazar lo que sobra".

Los experimentos subterráneos se llevan a cabo en una mina abandonada de Minnesota y en cavernas en Canadá, Gran Bretaña, Francia, Italia, Japón y Rusia. El mes pasado, la Fundación Nacional de Ciencia escogió una mina de oro abandonada, Homestake, en Dakota del Sur, para instalar uno de los laboratorios más grandes y a mayor profundidad en el mundo.

La competencia es implacable y los físicos disputan para ver cuál es la mejor tecnología.

Por ahora la candidata principal es CMDS _siglas en inglés de búsqueda criogénica de la materia oscura_, que usa cristales de silicona y germanio a temperaturas extrafrías para detectar las vibraciones producidas por las colisiones de las WIMP. Los artefactos más nuevos usan gases nobles como xenón, o tecnologías novísimas como cámaras de burbujas líquidas a enormes temperaturas.

"No hay ningún experimento ni detector ideal para la materia negra. Todos tienen sus limitaciones", dijo Juan Collar, físico de partículas en la Universidad de Chicago y miembro de un equipo llamado COUPP.

"Es posible que a pesar de la magnitud del experimento no se descubra nada", advirtió Steve Ahlen, de la Universidad de Boston, quien junto con colaboradores del Instituto Tecnológico de Massachusetts y la Universidad Brandeis está construyendo un prototipo que se instalará bajo tierra el año próximo en un lugar por determinar.

Se han producido falsas alarmas. En el 2000, científicos italianos que trabajaban en un laboratorio subterráneo en las montañas Gran Sasso, de Italia, dijeron haber detectado un indicio de materia oscura. Pero nadie pudo replicar el resultado y por lo tanto no fue reconocido por lo general en la comunidad científica. Los investigadores italianos han pasado a trabajar con un detector más avanzado y esperan presentar nuevos resultados el año próximo.

Dentro de algunos meses, un grupo rival dirigido por Elena Aprile, de la Universidad de Columbia, que también trabaja en Gran Sasso, llamó la atención de sus colegas cuando anunció en una reunión científica que su proyecto con gas líquido, XENON10, es más sensible y rechaza más interferencias que el detector CDMS. "Mientras más sensible es, más se acerca uno a la verdad", sentenció Aprile.

Bernard Sadoulet de la Universidad de California en Berkeley, vocero de la CDMS, dijo que ayuda tener más de una tecnología en busca de la materia oscura a fin de cotejar resultados. Agregó que su equipo ha recopilado datos con su detector modernizado y que espera recuperar la delantera.

La búsqueda de la materia negra data de los años 30 cuando el astrónomo suizo Fritz Zwicky, de Caltech, observando los movimientos celestiales encaramado en su telescopio, llegó a la conclusión de que había masa sin detectar en el universo. La idea tardó en ser aceptada generalmente, pero ahora es el objeto de una intensa búsqueda competitiva.

Los detectores son caros de construir y aun más de perfeccionar y operar. Muchos proyectos reciben financiación de varias fuentes. Por ejemplo, la Fundación Nacional de Ciencia ha invertido unos 21 millones de dólares desde el año fiscal 2000 en seis proyectos, incluyendo CDMS y XENON10.

Los científicos también están buscando la materia oscura en el espacio. La NASA planea lanzar el año próximo el telescopio GLAST para estudiar los estallidos de rayos gama que podrían ser causados por colisiones de materia oscura. Y es posible que los investigadores logren crear materia oscura en el laboratorio _como en el acelerador de partículas llamado Large Hadron Collider, en la frontera suizo-francesa_ aun antes de que confirmen su presencia en el cosmos o bajo tierra.

No todas las búsquedas de materia oscura se orientan hacia las WIMP.

El Experimento Axión en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore ha estado buscando otras partículas teóricas llamadas axiones. La primera fase del proyecto en el 2003 terminó sin resultados. Recientemente recibió luz verde del Departamento de Energía para perfeccionar el experimento. Nadie sabe cuánto tardará la búsqueda.

"La bola de cristal no está clara", comentó el físico Leslie Rosenberg, covocero del proyecto axión, pero confió en que "la naturaleza de la materia oscura será revelada".

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