Los físicos de la Universidad de Estocolmo y el Instituto Max Planck de Física han recurrido a los plasmas en una propuesta que podría revolucionar la búsqueda de la elusiva materia oscura.

La materia oscura constituye el 85 por ciento de la materia del universo. Introducido originalmente para explicar por qué la fuerza fuerte, que mantiene unidos protones y neutrones, es lo mismo hacia atrás y hacia adelante en el tiempo, el llamado axión proporcionaría una explicación natural para la materia oscura. En lugar de partículas discretas, La materia oscura del axión formaría una onda omnipresente que fluye por el espacio.

El axión es una de las mejores explicaciones para la materia oscura, pero sólo recientemente ha sido el foco de un esfuerzo experimental a gran escala. Ahora, hay prisa por encontrar nuevas ideas para encontrar el axión en todas las áreas donde podría estar escondido.

"Encontrar el axión es un poco como sintonizar una radio:tienes que sintonizar tu antena hasta que captes la frecuencia correcta. En lugar de música, los experimentadores serían recompensados ​​con 'escuchar' la materia oscura por la que viaja la Tierra. A pesar de estar bien motivado, Los axiones han sido descuidados experimentalmente durante las tres décadas desde que fueron nombrados por el coautor Frank Wilczek, "dice el Dr. Alexander Millar del Departamento de Física, Universidad de Estocolmo, y autor del estudio.

La idea clave del nuevo estudio del equipo de investigación es que dentro de un campo magnético, Los axiones generarían un pequeño campo eléctrico que podría usarse para impulsar oscilaciones en el plasma. En un plasma las partículas cargadas, como los electrones, pueden fluir libremente como un fluido. Estas oscilaciones amplifican la señal, conduciendo a una mejor "radio axion". A diferencia de los experimentos tradicionales basados ​​en cavidades resonantes, casi no hay límite sobre el tamaño de estos plasmas, proporcionando así una señal más grande. La diferencia es algo así como la diferencia entre un walkie talkie y una torre de transmisión de radio.

"Sin el plasma frío, los axiones no pueden convertirse eficientemente en luz. El plasma juega un papel doble, tanto creando un entorno que permita una conversión eficiente, y proporcionando un plasmón resonante para recolectar la energía de la materia oscura convertida, "dice el Dr. Matthew Lawson, Postdoctor en el Departamento de Física, Universidad de Estocolmo, también autor del estudio.

"Esta es una forma totalmente nueva de buscar la materia oscura, y nos ayudará a buscar uno de los candidatos a materia oscura más fuertes en áreas que están completamente inexploradas. Construir un plasma sintonizable nos permitiría hacer experimentos mucho más grandes que las técnicas tradicionales, dando señales mucho más fuertes a altas frecuencias, "dice el Dr. Alexander Millar.

Para sintonizar esta "radio axion, "los autores proponen utilizar algo llamado" metamaterial de alambre, "un sistema de alambres más delgados que el cabello que se pueden mover para cambiar la frecuencia característica del plasma. Dentro de un gran, poderoso imán, similares a los que se utilizan en las máquinas de imágenes por resonancia magnética en los hospitales, un metamaterial de alambre se convierte en un radio axiónico muy sensible.

En estrecha colaboración con los investigadores, un grupo experimental en Berkeley ha estado investigando y desarrollando el concepto con la intención de construir un experimento de este tipo en un futuro próximo.

"Los haloscopios de plasma son una de las pocas ideas para buscar axiones en este espacio de parámetros. El hecho de que la comunidad experimental se haya aferrado a esta idea tan rápidamente es muy emocionante y prometedor para construir un experimento a gran escala, "dice el Dr. Alexander Millar.