El universo que no conocemos: Materia Oscura

Ciencia y Tecnología

Escrito por: Fernanda Carranza

En 1998 las primeras observaciones a super novas del Telescopio Espacial Hubble (HST) mostraron que la expansión del universo se había acelerado desde hacía mucho tiempo, sin embargo, esto rompía por completo con las teorías que se habían formulado hasta entonces en donde la gravedad había desacelerado la expansión, no había una forma de explicarlo, pero algo lo estaba causando.

Tras muchos años de trabajo a este fenómeno se le dio un nombre: materia y energía obscura. Actualmente sabemos que todo lo que hemos observado como galaxias, estrellas, planetas y demás representa menos del 5% del tamaño total del universo, el resto está conformado en un 68% aproximadamente de energía oscura y el otro 27% de materia oscura. Podríamos definir a la materia oscura como la otra parte del universo que no conocemos y la energía oscura es aquello que ejerce una fuerza sobre lo conocido y desconocido dando como resultado la expansión del universo.

Desde entonces miles de científicos han tratado de encontrar alguna prueba de ello sin ningún éxito, sin embargo, esto pudo cambiar desde el pasado 17 de junio cuando científicos de la colaboración XENON, los cuales son los responsables de dirigir XENON1T, uno de los experimentos de búsqueda de materia oscura más grandes y precisos de la actualidad, anunciaron el hallazgo de un exceso de eventos inesperados cuyo origen es desconocido. Al no conocer realmente la composición de la materia oscura los científicos van buscando todo tipo de eventos de posible origen cosmológico.

El experimento XENON1T fue operado bajo tierra en el INFN Laboratori Nazionali del Gran Sasso en Italia, de 2016 a 2018. Este experimento consta de un tanque de tres toneladas de gas xenón construido bajo 1.400 metros de profundidad del macizo montañoso del Gran Sasso, en Italia.

Hasta ahora, los científicos solo han observado evidencia indirecta de materia oscura, y aún no se ha hecho una detección directa definitiva. Los llamados WIMP (partículas masivas que interactúan débilmente) se encuentran entre los candidatos teóricamente preferidos, y XENON1T hasta ahora ha establecido el mejor límite en su probabilidad de interacción en un amplio rango de masas WIMP.


El detector XENON1T se llenó con 3,2 toneladas de xenón licuado ultra puro, de las cuales 2,0 toneladas sirvieron como objetivo para las interacciones de partículas. Cuando una partícula cruza el objetivo, puede generar pequeñas señales de luz y electrones libres de un átomo de xenón. La mayoría de estas interacciones ocurren a partir de partículas que se sabe que existen. Por lo tanto, los científicos estimaron 232 eventos esperados, sin embargo, tras obtener los resultados finales se observó un exceso de 53 eventos.

Una de las explicaciones más emocionantes podría ser la existencia de una nueva partícula. El principal argumento de esta teoría es que el exceso observado tiene un espectro de energía similar al esperado de los axiones producidos en el Sol. Los axiones son partículas hipotéticas que se propusieron para preservar una simetría de inversión de tiempo de la fuerza nuclear, y el Sol puede ser una fuente importante de ellas. Los axiones solares no son considerados materia oscura, sin embargo, su detección marcaría la primera observación de una clase de partículas nuevas nunca antes observadas, Además, se cree que los axiones producidos en el universo primitivo también podrían ser la fuente de materia oscura.

Otra explicación menos emocionante y más probable es que estos eventos fueron causados por la presencia de unos cuantos átomos de tritio dentro del detector, un isótopo de hidrógeno que al decaer produciría los electrones observados. Es decir, se podrían considerar como errores de medición o como algunos lo definen “ruido de fondo”.

En definitiva, no podemos asegurar que en realidad se trate de indicios de materia oscura, sin embargo, este experimento representa el inicio de nuevas investigaciones que esperemos en los próximos años nos puedan entregar resultados más específicos respecto al 95% del universo que no conocemos.

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