Las rocas antiguas podrían contener información sobre la materia oscura
Una nueva investigación dirigida por Virginia Tech busca pruebas de la existencia de materia oscura en los cristales.
El universo visible sólo representa el 5 % del cosmos, y un equipo dirigido por Virginia Tech está buscando rastros del resto. No están utilizando telescopios ni colisionadores de partículas, pero están analizando y estudiando rocas de mil millones de años en busca de rastros de materia oscura.
Las teorías sobre la materia oscura se pondrán a prueba en un nuevo laboratorio
Patrick Huber y un equipo interdisciplinario de varias universidades han comenzado a pasar del trabajo teórico al experimental. El premio de investigación Growing Convergence apoya el estudio con 3,5 millones de dólares y un premio de la Administración Nacional de Seguridad Nuclear de 750.000 dólares. Con este dinero, Huber está empezando a construir un nuevo laboratorio en Robeson Hall para probar las teorías de la materia oscura y, si es posible, otra información durante esta búsqueda.
Los investigadores sólo pueden inferir la existencia de materia oscura debido a que los objetos del universo caen más rápido de lo que deberían hacia el centro de una galaxia. La gravedad de la materia oscura explica el impulso de la caída. Se cree que la materia oscura interactúa con otra materia de manera débil e imperceptible, excepto cuando alguna choca contra el núcleo de un átomo visible de materia. Cuando la materia oscura rebota en la colisión, el núcleo deposita una chispa de energía.
Durante los últimos 50 años, los físicos han realizado diferentes experimentos con materia oscura con la esperanza de poder vislumbrar estos raros sucesos de retroceso. Hasta ahora, la materia oscura ha permanecido oscura, sin que se hayan visto chispas de energía. Los físicos todavía no han visto ninguna prueba fehaciente de la existencia de materia oscura, así que ahora están buscando en algún lugar más profundo.
Si la materia oscura existe, existe la posibilidad de que haya interactuado con la Tierra. Por ello, los científicos decidieron que tal vez deberían empezar a buscar evidencias antiguas en rocas y minerales. La idea de utilizar rocas se propuso por primera vez en la década de 1980 , pero debido a los avances tecnológicos, ha animado a investigadores como Huber a retomar esta idea.
“Es una locura. Cuando escuché por primera vez esta idea, pensé: esto es una locura. Quiero hacerlo”, dijo Huber, miembro sénior de la facultad William E. Hassinger, Jr. Huber es un físico teórico y ha ideado una teoría sobre cómo resolver el problema. Luego quiso ver si podía ejecutar la teoría. "Otras personas en la crisis de la mediana edad pueden tener una amante o comprarse un coche deportivo. Yo tengo un laboratorio", dice Huber.
Técnicas de imagen para descubrir la destrucción
Huber y sus colegas han desarrollado y utilizado técnicas de imagen para descubrir, con un poco de suerte, diminutas señales de destrucción dejadas por antiguas interacciones de materia oscura dentro de estructuras de entramado cristalino. Según Vsevolod Ivanov, investigador del Instituto de Seguridad Nacional de Virginia Tech, cuando una partícula de alta energía colisiona y rebota en el núcleo de una roca, el retroceso puede desplazar el núcleo de su lugar. El núcleo desplazado y el espacio dejado por él dejan tras de sí generan cambios estructurales dentro de los cristales.
"Tomaremos un cristal que ha estado expuesto a diferentes partículas durante millones de años y sustraeremos las distribuciones que corresponden a cosas que sí conocemos", dijo Ivanov. "Lo que quede debe ser algo nuevo, y eso podría ser la materia oscura".
Los experimentos con materia oscura se llevan a cabo principalmente bajo tierra, ya que así se reducen las interferencias de otras partículas de alta energía (rayos cósmicos). La Tierra tiene un fondo radiactivo pulsante que puede mover los núcleos.
Para iniciar la obtención de imágenes, Huber está trabajando con investigadores del Instituto de Investigación Cerebral de la Universidad de Zúrich, quienes le han proporcionado acceso a tecnología de imágenes microbiológicas que también se utiliza para obtener imágenes de los sistemas nerviosos de los animales.
El equipo ha comenzado a generar representaciones tridimensionales de pistas de alta energía en fluoruro de litio sintético. Los cristales artificiales no serán un buen detector de materia oscura, dijo Huber, pero ayudarán a establecer la gama completa de señales manteniendo intacto el cristal.
Referencia de la noticia:
Ancient rocks may bring dark matter to light | Virginia Tech News | Virginia Tech