En busca de la materia oscura: Experimento ADMX

En busca de la materia oscura: Experimento ADMX

Opinión
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La detección de los axiones es fundamental para explicar el movimiento de las estrellas dentro de las galaxias, entre muchas otras cosas.


La materia oscura representa el ochenta por ciento del total de materia en el universo pero no ha sido directamente observada. A partir de sus efectos gravitacionales medidos en una serie de observaciones astrofísicas se han deducido algunas de sus características.  Se supone que la materia oscura ha sido determinante en la estructura y evolución del universo.  Se conjetura que está formada por una nueva clase de partículas elementales que aún no han sido descubiertas.  El nombre “oscuro” para esta materia hace referencia a que no interacciona aparentemente con radiación electromagnética observable como la luz. Esto hace que su detección sea extremadamente difícil de realizar.  Algunas de las hipotéticas partículas sub-atómicas de la materia oscura son llamadas axiones.  El pasado 9 de abril fue reportado en la Revista Physical Review Letters el avance del “Axion Dark Matter Experiment”, ADMX, (Experimento de Axiones en Materia Oscura).  (N. Du et al. A search for invisible axion dark matter with the axion dark matter experiment. Physical Review Letters. Vol. 120, April 9, 2018, p. 151301). 


La detección de los axiones es fundamental para explicar el movimiento de las estrellas dentro de las galaxias, entre muchas otras cosas. Estas partículas deben de ser muy ligeras y permear todo el cosmos. Otras posibles partículas constituyentes de la materia oscura son las “partículas de baja interacción masiva” o WIMP (de weakly interacting massive particle) pero estas no han sido detectadas en ningún experimento. Debido a esto existe mucha esperanza de que el experimento diseñado para detectar axiones resulte exitoso. Vale señalar que si este experimento tampoco tiene éxito entonces será trabajo de los científicos teóricos y ya no de los experimentales, inventar y proponer nuevas teorías que puedan explicar las observaciones astronómicas sin necesidad de WIMP’s ni de axiones.  El físico teórico Matthew Buckely de la Univesidad de Rutgers subraya la importancia de explorar todas las posibilidades que puedan confirmarse experimentalmente antes de desechar las teorías actuales.  La teoría predice que los axiones deben de producir señales extremadamente débiles, por tanto su detección es también extremadamente difícil.  El experimento ADMX se realiza en la Universidad de Washington, en Seatle.  


El físico Aron Chou del Laboratorio Fermilab en Chicago confía en que la extrema sensibilidad del experimento ADMX sea suficiente para detectar estas partículas.  Dice, si las partículas existen, todo indica que nuestro experimento deberá ser capaz de detectarlas.  Este experimento es un “tour de forcé” extraordinario que ha llevado a la ciencia, ingeniería y tecnología actual a sus límites más extremos.


Esencialmente el experimento ADMX es un radio aislado de toda señal externa y enfriado a temperaturas cercanas al cero absoluto ( -273.15 grados centígrados). La idea es que los axiones deberán interaccionar con los fotones de un fuerte campo magnético que rodea al experimento y como resultado emitirán ondas de radio cuya frecuencia depende de la masa del axion (que es desconocida).  El experimento deberá por tanto “escanear” la frecuencia de detección del detector de ondas de radio (como en los antiguos aparatos de radio de nuestros abuelos) para tratar de “escuchar” la señal procedente de los axiones.