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  • Investigación y Ciencia
  • Marzo 2018Nº 498

Astropartículas

Materia oscura axiónica

Después de veinte años, el experimento ADMX acaba de entrar en la fase de mayor sensibilidad. Su objetivo: detectar ciertas partículas ultraligeras que explicarían la masa oculta del universo.

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El universo se compone en su mayor parte de una sustancia que no podemos ver. Esa fue la conclusión a la que comenzaron a llegar los astrónomos de los años treinta del siglo XX al estudiar los cúmulos de galaxias. Todo indicaba que estas grandes estructuras cósmicas deberían disgregarse a menos que hubiese algún tipo de «materia oscura» que las mantuviese cohesionadas. La idea ganó fuerza en los años setenta, cuando el análisis de la velocidad a la que rotaban las galaxias individuales sobre sí mismas sugirió lo mismo. Pronto quedó claro que era poco probable que esa materia invisible estuviese formada por materia y radiación ordinarias. Hoy, casi nadie pone en duda que en torno al 90 por ciento de toda la masa existente en el universo corresponde a una sustancia exótica, tal vez formada por algún tipo de partícula elemental aún desconocida y que quedó como vestigio de la gran explosión.

Durante largo tiempo, las candidatas más populares para explicar la materia oscura fueron las denominadas «partículas masivas que interaccionan débilmente», más conocidas como WIMP, por sus siglas en inglés. Sus supuestas propiedades encajan muy bien con la muy apreciada y especulativa hipótesis de la supersimetría. No obstante, los experimentos diseñados para detectarlas no han encontrado nada, a pesar de llevar décadas buscándolas y de haber alcanzado una gran sensibilidad. Sin duda, es aún demasiado pronto para descartar que las WIMP puedan dar cuenta de la materia oscura. Sin embargo, los resultados nulos de los últimos años han impulsado a muchos investigadores a dirigir su atención hacia otras posibilidades.

Un candidato menos conocido es el axión: una partícula muchísimo más ligera que las WIMP, pero que, como estas, apenas interaccionaría con la materia ordinaria. Si la materia oscura estuviese formada por axiones, estos abundarían a nuestro alrededor, pudiendo llegar a las decenas o incluso centenas de billones por centímetro cúbico. Sus únicos efectos sobre el resto del universo se ejercerían a través de la gravedad: su masa conjunta sería tan elevada que bastaría para explicar las órbitas de las estrellas en las galaxias y el movimiento de estas en los cúmulos galácticos.

Durante más de veinte años he formado parte del Experimento sobre Materia Oscura Axiónica (ADMX), concebido para buscar tales partículas. En todo este tiempo no hemos dejado de mejorar nuestros medios técnicos. En 2016, el ADMX entró en una nueva fase. Ahora ha alcanzado la sensibilidad suficiente para, o bien detectar axiones, o bien descartar las versiones más verosímiles de estas partículas en un plazo de cinco o diez años; un hito que pronto nos dará respuestas de gran interés en uno u otro sentido.

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