Los científicos de la Universidad de Houston están ayudando a desarrollar una tecnología que podría ser la clave para desentrañar uno de los grandes misterios de la ciencia:¿qué constituye la materia oscura? Los científicos creen que la materia oscura constituye el 85 por ciento de la materia del universo, pero nadie sabe realmente qué es la materia oscura.

"Si somos el experimento que encuentra materia oscura, podemos cambiar la comprensión fundamental del universo tal como lo conocemos, ", dijo el profesor asistente de UH Andrew Renshaw." Realmente podemos comenzar a comprender las propiedades fundamentales del universo:cómo llegamos del Big Bang a donde estamos, y lo que depara el futuro ".

Renshaw y el profesor Ed Hungerford dirigen un equipo de físicos de la Facultad de Ciencias Naturales y Matemáticas en el programa DarkSide, una colaboración de investigación internacional que busca detectar la materia oscura en forma de partículas masivas de interacción débil (WIMP). En principio, cuando las partículas WIMP chocan con núcleos ordinarios, extremadamente pequeño, se produciría un retroceso nuclear de baja energía. En términos muy simples, los científicos están tratando de construir tecnología que pueda detectar WIMPS detectando este diminuto, pero retroceso observable.

El equipo de UH está utilizando el primer detector de física del programa DarkSide, DarkSide-50 (DS-50), ubicado bajo tierra en el Laboratorio Nacional Gran Sasso en Italia Central. El equipo y sus colaboradores han mejorado la sensibilidad del detector DS-50 en los últimos años al cambiar de argón atmosférico a argón líquido de baja radiactividad. que se extrajo de pozos de gas subterráneos en Colorado. Pero un detector de próxima generación en desarrollo lo llevará aún más lejos.

DarkSide-20k (DS-20k) se está construyendo actualmente utilizando componentes similares del presente experimento DarkSide. Mientras que DS-50 contiene aproximadamente 9.5 galones (50 kilogramos) de argón líquido de baja radiactividad, este nuevo detector, DS-20k, empleará una nueva tecnología de lectura y será unas 400 veces más grande, sosteniendo 3, 800 galones (20, 000 kilogramos) de argón líquido. Se espera que el nuevo experimento comience a adquirir datos en el Laboratorio Nacional Gran Sasso en 2021.

Este detector, dijo Hungerford, llevará la búsqueda de materia oscura WIMP a nuevos niveles de sensibilidad, con suerte encontrar el escurridizo WIMP. O, él dijo, podría demostrar que la materia oscura no es una partícula, ya que esta tecnología ha demostrado ser capaz de buscar tipos de materia oscura distintos de los WIMP.

"Previamente, si quisiera buscar un tipo específico de materia oscura, realmente tenías que buscar un tipo específico de detector. Ahora con esta tecnología de argón líquido, realmente está abriendo la puerta al uso de una sola tecnología para buscar un puñado de diferentes tipos de materia oscura, "agregó Renshaw, quien recientemente presentó los hallazgos de DarkSide en la UCLA Dark Matter Conference.

Mientras Hungerford y Renshaw continúan su investigación en Houston, Otros tres miembros del equipo de UH están a cargo de las operaciones diarias en Italia. La investigadora asociada Nicola Canci administra el detector DS-50 y monitorea su desempeño.

"Es necesario controlar el sistema criogénico que mantiene el argón en fase líquida, y se necesitan algunas operaciones para permitir el buen desempeño del detector. La electrónica está monitoreada. Se mejoran las señales provenientes del detector, si es necesario, y la calidad de los datos se verifica de forma rutinaria, "Dijo Canci.