Una figura esquemática del posible experimento propuesto en el artículo. Crédito:Berlín et al.
Durante casi un siglo, Los astrónomos han planteado la hipótesis de que el universo contiene más materia de la que puede observar el ojo humano. Ahora se cree que aproximadamente el 80 por ciento de la masa del universo está compuesta por un tipo de materia que no emite luz ni energía y que los científicos aún no pueden observar directamente. referido como materia oscura.
Si bien ahora existen innumerables estudios y teorías sobre la materia oscura, todavía no hay evidencia experimental directa que respalde su existencia. Varios físicos han intentado idear métodos para detectar la materia oscura en el universo, sin embargo, todos estos han sido infructuosos hasta ahora.
Durante las ultimas décadas, Los investigadores han comenzado a preguntarse cómo es posible que se detecte la materia oscura, especialmente considerando que está formado por partículas mucho más ligeras que los protones. Un modelo que ha ganado considerable atención es el que considera la materia oscura como una partícula que tiene una carga muy pequeña en condiciones normales de electromagnetismo.
Inspirándose en este modelo, Los investigadores del Laboratorio Nacional Acelerador SLAC en California han ideado recientemente una nueva estrategia que podría detectar directamente partículas claras de materia oscura que tiene interacciones de largo alcance con la materia ordinaria. La estrategia que se les ocurrió presentado en un artículo publicado en Cartas de revisión física , implica distorsionar el flujo local de materia oscura con campos variables en el tiempo y medir estas distorsiones utilizando detectores resonantes blindados.
"Hasta aquí, La mayoría de las ideas sobre cómo detectar partículas de materia oscura se han basado en tratar de detectar pequeñas deposiciones de energía a partir de la dispersión de materia oscura en un detector muy sensible. "Asher Berlín, uno de los investigadores que realizó el estudio, dijo Phys.org. "Mis colaboradores y yo nos dimos cuenta recientemente de que existe un mecanismo de detección alternativo:en lugar de esperar a que la materia oscura deposite una pequeña cantidad de energía en un detector a través de la dispersión, es posible manipular directamente las trayectorias de partículas individuales de materia oscura, configurar perturbaciones que luego se pueden medir con detectores resonantes muy sensibles, similar a las radios cotidianas ".
En contraste con la mayoría de las estrategias para detectar la materia oscura introducidas en estudios anteriores, la nueva estrategia propuesta por Berlin y sus colegas aprovecha el efecto "colectivo" que muchas partículas individuales de materia oscura podrían producir, en lugar del efecto derivado de una sola partícula de materia oscura. Como resultado, su método de detección se beneficia de la pequeña masa / momento de la materia oscura clara, particularmente si se compara con técnicas que intentan medir la dispersión de materia oscura dentro de un detector, lo que suele ser mucho más complicado si las partículas de materia oscura son muy ligeras.
"Hemos identificado una alternativa potencialmente prometedora para detectar materia oscura similar a partículas sub-MeV sin depender de la deposición de energía de la dispersión, Berlin explicó. En este punto, cualquier idea nueva, incluido el nuestro, puede abrir la posibilidad de descubrir con éxito partículas de materia oscura ".
En su papel Berlin y sus colegas aplicaron teóricamente su esquema de detección recién ideado a partículas de materia oscura por debajo de MeV con cargas eléctricas muy pequeñas o que están acopladas a un mediador de vector de luz. Sus análisis sugieren que su enfoque puede sondear masas de materia oscura que oscilan entre 10 MeV y menos de un meV. por lo tanto, podría llegar más allá de lo que han logrado las teorías y los esfuerzos de detección anteriores.
Si bien la estrategia ideada por los investigadores parece prometedora, todavía es meramente teórico. En los próximos años, sin embargo, su trabajo podría informar el desarrollo de nuevas herramientas para detectar partículas de materia oscura, lo que en última instancia ayudaría a determinar la validez y las posibles limitaciones de su enfoque.
"En el futuro, planeamos asociarnos con experimentadores que estén interesados en construir un detector de este tipo, ", Dijo Berlin." También planeamos investigar ideas de detección relacionadas para otras posibles partículas de materia oscura que poseen diferentes tipos de interacciones con la materia normal ".
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