Ampliamos nuestra mejor oferta: consigue acceso ilimitado a National Geographic por solo 0,75€/mes + REGALO. ¡No te quedes sin!
Disfruta de las ediciones especiales de National Geographic con un descuento especial exclusivo para suscriptores.
Todo lo que podemos ver, tocar y medir, como las estrellas, los planetas, o incluso nosotros mismos, representa apenas un 15 % de la materia del universo. El 85 % restante es un fantasma gravitacional al que llamamos materia oscura y del que solo deducimos su existencia a partir de la influencia gravitacional que ejerce a su alrededor.
Durante casi un siglo, este pegamento cósmico ha eludido cualquier intento de detección directa. Sin embargo, estamos ante un momento precioso para estar vivos, ya que un equipo internacional de científicos podría haber capturado, por primera vez en la historia, el susurro de este fantasma.
LUX-ZEPLIN: una trampa de xenón en las entrañas de la Tierra
La materia oscura no interactúa con la luz; entonces, ¿cómo es posible detectarla o cazarla? Para ello, necesitas el lugar más silencioso del planeta y esa ubicación se encuentra en Dakota del Sur (Estados Unidos), en las profundidades de una antigua mina de oro. Tal y como hace el llamativo experimento IceCube para cazar neutrinos, ubicado a varios kilómetros de profundidad en la Antártida, en esta antigua mina, a más de 1.500 metros bajo tierra -precisamente también para bloquear la incesante lluvia de rayos cósmicos-, se encuentra el experimento LUX-ZEPLIN (LZ) destinado en este caso, a la materia oscura.
El LZ es una obra maestra de la ingeniería. Se trata de un tanque gigantesco lleno de 10 toneladas de xenón líquido ultrapuro, rodeado de detectores de luz y tanques de agua. La premisa es sencilla pero extremadamente delicada: si la materia oscura está formada por partículas hipotéticas llamadas WIMPs (Partículas Masivas de Interacción Débil, por sus siglas en inglés), miles de millones de ellas nos atraviesan cada segundo. Sí, atravesando constantemente nuestro cuerpo y la Tierra sin que nos demos cuenta. Ahora, teniendo en cuenta que si, por un capricho de la estadística, una sola de estas partículas choca contra el núcleo de un átomo de xenón, producirá un minúsculo destello de luz y una liberación de electrones.
Durante décadas, los detectores solo han registrado «ruido de fondo», es decir, falsas alarmas provocadas por radiactividad natural. Hasta ahora. O eso parece.
El misterioso destello a 248 keV: la anomalía que rompe los esquemas
Aquí comienza lo interesante. Tras analizar los datos recopilados durante 220 días (entre marzo de 2023 y abril de 2024), una colaboración de 250 científicos de 39 instituciones internacionales presentó sus hallazgos en la conferencia TeV Particle Astrophysics celebrada en Japón. Ese descubrimiento fue que, en medio del silencio subterráneo de la mina, el detector LZ captó un único evento extraordinariamente anómalo.
Matthew Kapust/Instalación de Investigación Subterránea Sanford
Los tubos fotomultiplicadores dentro del detector LZ están diseñados para capturar débiles destellos de luz que podrían indicar una interacción con la materia oscura.
No fue una falsa alarma. No fue un choque suave, como los físicos esperaban de un WIMP tradicional, sino una colisión de alta energía, de unos 248 kiloelectronvoltios (keV). Este nivel de energía sugiere una interacción mucho más compleja entre la supuesta partícula de materia oscura y el núcleo completo del xenón, apuntando a una partícula con una masa al menos 200 veces superior a la de un protón.
¿Tiene explicación? Los investigadores han descartado exhaustivamente las fuentes habituales de radiación de fondo. Es, en palabras del profesor Rick Gaitskell de la Universidad de Brown, un evento que «destaca de forma fascinante en una región donde los fondos competitivos son muy bajos». ¿La primera evidencia clara de materia oscura?
“Nos intriga mucho observar este evento en los datos, en la región donde esperamos encontrar materia oscura y donde los fondos de interferencia son muy bajos”, ha explicado Rick Gaitskell, profesor de la Universidad de Brown y portavoz de LZ. Pero claro, conviene ser cautos. “Con un solo evento, no queremos adelantarnos a los acontecimientos. No afirmamos haber detectado materia oscura, pero sí hemos observado algo interesante que queremos compartir con la comunidad científica para recabar su opinión”.
¿Descubrimiento histórico o espejismo estadístico?
En ciencia hay que demostrar que es estadísticamente imposible que los resultados obtenidos sean una casualidad. Actualmente, este evento tiene una significación estadística de 2,6 sigma. Para que nos entendamos, esto significa que hay aproximadamente un 0,5 % de probabilidades de que este destello haya sido causado por un proceso de fondo conocido (una fluctuación estadística o «ruido»). Aunque es un número emocionante, la física exige un estándar de oro de 5 sigma o 5σ (una probabilidad de 1 entre 3,5 millones de ser un error) para declarar un descubrimiento oficial. Es el umbral para ese hito.
Si en los próximos meses aparecen más destellos con esta misma firma energética, estaríamos ante uno de los mayores hitos de la historia de la ciencia. No es de extrañar que estemos ante un momento de revuelo entre los físicos. Confirmar la existencia de los WIMPs no solo resolvería el misterio de la materia oscura, sino que obligaría a reescribir el Modelo Estándar de la física de partículas. Recordemos que los científicos llevan casi un siglo intentando comprender la materia oscura…
El estudio se ha enviado para su publicación en la revista Physical Review Letters.