Los investigadores de la Universidad del Sur de Dinamarca han realizado simulaciones de partículas de materia oscura que golpean la Tierra. Los físicos creen que la Tierra choca con innumerables partículas de materia oscura a medida que avanza a toda velocidad por el espacio. Aunque nadie ha visto estas misteriosas partículas, no hay duda entre los físicos sobre su existencia. Los investigadores han instalado detectores en todo el mundo con la esperanza de detectarlos.

Las partículas de materia oscura pueden penetrar todas las demás formas de materia, lo que significa que incluso pueden atravesar la Tierra sin perder energía en absoluto. Por otra parte, su impacto con lo ordinario puede obstaculizarlos ligeramente, resultando en una pérdida de energía.

"Simplemente no lo sabemos, y eso definitivamente no facilita su búsqueda, "dijo Timon Emken, un doctorado estudiante del Centro de Cosmología y Fenomenología Física de Partículas (CP3) de la Universidad del Sur de Dinamarca. Para obtener más información sobre cómo reaccionan las partículas de materia oscura con la materia normal, Emken solicitó la ayuda de una supercomputadora. El resultado fue un programa que puede simular la colisión de partículas de materia oscura con la Tierra.

"Ahora, Puedo pedirle a la computadora que me muestre en la pantalla lo que sucede cuando una partícula de materia oscura golpea la Tierra. Por ejemplo, Puedo ver en la pantalla qué trayectoria tomaría la partícula cuando golpea la superficie de nuestro planeta hasta que sale de nuevo. " él explicó.

La simulación se llama DaMaSCUS, y brinda a los físicos de todo el mundo una nueva oportunidad para probar varias teorías. El programa está disponible gratuitamente, y el trabajo que se hizo en él ha sido publicado en la revista JCAP .

En el paradigma estándar, Las partículas de materia oscura atraviesan la Tierra con una probabilidad muy baja de interactuar con los átomos que componen el planeta. Sin embargo, Los detectores subterráneos están sintonizados para hacer precisamente eso, es decir., para capturar eventos raros de colisiones de partículas de materia oscura con un átomo dentro de un detector.

"Pero, ¿qué pasa si las partículas de materia oscura no siguen el paradigma estándar? ¿Y si realmente interactúan con la suficiente fuerza con los átomos ordinarios? ese, mientras cruzan la superficie de la Tierra y viajan bajo tierra, pierden suficiente energía para volverse indetectables? En ese caso, nunca los detectaremos utilizando técnicas estándar, ", dijo el profesor asociado Chris Kouvaris de CP3.

Una de las cosas que está investigando actualmente es la posibilidad de que las partículas de materia oscura se dispersen significativamente a medida que atraviesan la Tierra. Kouvaris y Emken utilizaron DaMaSCUS para demostrar cómo se desarrollaría tal escenario. DaMaSCUS simula miles de millones de partículas de materia oscura que penetran en la Tierra y se dispersan significativamente con los átomos subterráneos. zigzagueando después de cada colisión.

"Si este es el caso, la dispersión subterránea de partículas de materia oscura con átomos podría hacer que las partículas de materia oscura pierdan suficiente energía para ser detectables en los detectores subterráneos que desplegamos hoy ".

Por lo tanto, la propuesta de Kouvaris es adoptar un enfoque diferente para buscar las partículas elusivas. Hoy dia, Hay varios detectores situados a unos dos kilómetros por debajo de la superficie de la Tierra. Si la materia oscura interactúa débilmente con la materia ordinaria como lo hacen los neutrinos, solo estas dos partículas pueden penetrar kilómetros de la corteza terrestre sin ser detenidas. Por lo tanto, Los detectores de sitios profundos evitan la contaminación de la señal de radiación cósmica y terrestre no deseada y ruido de fondo.

Sin embargo, según Chris Kouvaris, si la materia oscura es clara, en realidad podría interactuar fuertemente con átomos ordinarios, perdiendo energía en el camino hacia el detector, y esto puede hacer que los detectores de sitios profundos no puedan detectarlo.

"En ese caso, Tendría más sentido buscar señales de materia oscura utilizando detectores en la superficie de la Tierra, " él dijo.

Para superar el problema del ruido de fondo, sugiere que en lugar de tratar de distinguir la materia oscura del ruido de fondo, los investigadores deben buscar una señal variable diaria en los detectores de superficie o de baja profundidad.

Debido a que la Tierra se mueve con respecto al centro de la galaxia, la materia oscura golpea la Tierra predominantemente desde una dirección. Sin embargo, debido a la rotación de la Tierra alrededor de su propio eje, Las partículas de materia oscura que provienen de la dirección del viento de materia oscura viajan diferentes distancias durante el período de 24 horas del día.

Cuanto mayor sea la distancia recorrida bajo tierra, cuanto mayor sea la probabilidad de dispersión subterránea. Esto es lo que crea la variación diaria de la señal. La ubicación óptima para explotar este efecto es en el hemisferio sur a aproximadamente 40 grados de latitud, es decir, en países como Argentina, Chile y Nueva Zelanda.

Usando DaMaSCUS, Kouvaris y Emken pueden determinar con precisión la amplitud y la fase de esta señal variable diaria, que podría conducir al descubrimiento de materia oscura, si este escenario resulta ser cierto. Kouvaris ahora está colaborando con el experimento de materia oscura DAMIC, que tiene un detector portátil que podría usarse para probar las teorías de Kouvaris. En la nueva fase de DAMIC, el detector portátil pesará 1 kg. Está hecho de silicona fabricada por la empresa danesa, TOPSIL.

Se cree que el 27 por ciento del universo está formado por materia oscura. Los científicos creen que une a las galaxias. Sin embargo, nadie sabe todavía qué es la materia oscura.