La búsqueda de materia oscura es uno de los desafíos más emocionantes que enfrenta la física fundamental en el siglo XXI. Los investigadores saben desde hace mucho tiempo que debe existir, tantas observaciones astrofísicas serían imposibles de explicar de otro modo. Por ejemplo, las estrellas giran mucho más rápido en las galaxias de lo que lo harían si solo existiera materia "normal".

En total, el asunto del que solo podemos ver cuentas, como máximo, 20 por ciento de la materia total del universo, lo que significa que un notable 80 por ciento es materia oscura. "Hay un elefante en la habitación, pero no podemos verlo, "dijo el profesor Dmitry Budker, investigador del PRISMA + Cluster of Excellence de la Universidad Johannes Gutenberg de Mainz (JGU) y del Helmholtz Institute Mainz (HIM), explicando el problema con el que él y muchos de sus colegas en todo el mundo están lidiando.

La materia oscura podría consistir en partículas extremadamente ligeras.

Pero hasta ahora nadie sabe de qué está hecha la materia oscura. Los científicos en el campo están considerando e investigando una amplia gama de posibles partículas que teóricamente podrían calificar como candidatas. Entre estos se encuentran partículas bosónicas extremadamente ligeras, actualmente considerado como uno de los prospectos más prometedores. "Estos también pueden considerarse como un campo clásico que oscila a una frecuencia específica. Pero todavía no podemos poner una cifra en esto, y por lo tanto, la masa de las partículas, ", explicó Budker." Nuestra suposición básica es que este campo de materia oscura está acoplado a la materia visible y tiene una influencia extremadamente sutil en ciertas propiedades atómicas que normalmente serían constantes ".

Budker y su equipo en Mainz han desarrollado un nuevo método que describen en el número actual de la principal revista especializada. Cartas de revisión física . Emplea espectroscopia atómica e implica el uso de vapor de átomo de cesio. Solo al exponerse a la luz láser de una longitud de onda muy específica, estos átomos se excitan. La conjetura es que los cambios mínimos en la correspondiente longitud de onda observada indicarían el acoplamiento del vapor de cesio a un campo de partículas de materia oscura.

"En principio, nuestro trabajo se basa en un modelo teórico particular, las hipótesis que estamos probando experimentalmente, "añadió el autor principal del artículo, Dr. Dionysis Antypas. "En este caso, el concepto subyacente a nuestro trabajo es el modelo de relajación desarrollado por nuestros colegas y coautores en el Instituto Weizmann en Israel ". Según la teoría de la relajación, debe haber una región en las proximidades de grandes masas como la Tierra en la que la densidad de la materia oscura sea mayor, haciendo que los efectos de acoplamiento sean más fáciles de observar y detectar.

Rango de frecuencia previamente inaccesible buscado

Con su nueva técnica, los científicos ahora han accedido a un rango de frecuencia hasta ahora inexplorado en el que, como se postula en la teoría de la relajación, los efectos de ciertas formas de materia oscura sobre las propiedades atómicas del cesio deberían ser relativamente fáciles de detectar. Los resultados también permiten a los investigadores formular nuevas restricciones sobre cuál es probablemente la naturaleza de la materia oscura. Dmitry Budker compara esta meticulosa búsqueda con la caza de un tigre en el desierto. "En el rango de frecuencia que hemos explorado en nuestro trabajo actual, todavía no hemos identificado la materia oscura. Pero al menos, ahora que hemos buscado en este rango, sabemos que no tenemos que volver a hacerlo ". Los investigadores aún no saben dónde acecha la materia oscura, el tigre en su metáfora, pero ahora saben dónde no está. "Seguimos apuntando más de cerca a la parte del desierto donde es más probable que esté el tigre. Y, en algún momento, lo atraparemos, "Mantuvo Budker con confianza.