Uno de los grandes temas en la física moderna es la materia oscura. Desde hace mucho que tenemos evidencia indirecta de su existencia, pero no sabemos qué es, ni cómo logra pasar desapercibida a nuestros telescopios.
La materia y la energía oscura han llegado a ser muy conocidos por ser completamente desconocidos; son las celebridades de las que nadie sabe nada, los famosos con más paparazzi y menos fotografías públicas, los que más inquietudes despiertan con la menor interacción posible.
Para entender un poco mejor su naturaleza los especialistas exploran todas las opciones incluyendo aquellas que formulan teorías alternativas de la gravedad y física fundamental que puedan explicar la elusiva presencia o su total inexistencia.
Algunos consideran que esta sustancia podría ser fría y se la llama por tanto materia oscura fría (CDM, por sus siglas en inglés: Cold Dark Matter). Los que piensan que se trata de una tal cosa sugieren que la materia oscura se compone de partículas masivas y lentas que se formaron poco después del Big Bang,
Otros proponen que pudiese ser materia oscura caliente (HDM, por sus siglas en inglés: Hot Dark Matter) y sugieren que las partículas que la componen se mueven a grandes velocidades.
Son muchos los detectores construidos para el estudio de esa extraña forma de materia que, siendo invisible, parece constituir una porción significativa del universo.
Un contenedor con diez toneladas de xenón líquido a mil seiscientos metros de profundidad en una vieja mina del estado South Dakota de los Estados Unidos ha comenzado el registro que pretende acumular datos durante mil días. El experimento se llama LUX Zeplin.
A 120 kilómetros de Roma, bajo la montaña Gran Sasso, se encuentra el laboratorio subterráneo más extenso del mundo. Ahí se busca alguna señal proveniente del mundo de oscuridad que nos rodea. Con xenón líquido el experimento XENON espera algún fenómeno inusual. También la serie de detectores DarkSide que utiliza argón bajo la Gran Piedra (traducción literal de Gran Sasso) busca desde hace tiempo alguna pista, una huella, el menor indicio de esos etéreos integrantes del universo.
Con estos aparatos y muchos otros alrededor del mundo se quiere ver la improbable interacción de materia oscura con materia ordinaria. En el Centro Europeo de Investigaciones Nucleares CERN, también se ha colocado un detector telescópico llamado CAST. El enorme catalejo monocular sigue la trayectoria del Sol en la espera de “axiones”, partículas hipotéticas que podrían producirse en el centro de nuestra estrella. Esa partícula, de existir, no solo daría cuenta de la materia oscura, también serviría para explicar otros fenómenos del mundo microscópico.
Entre muchas estaciones de observación en el mundo llama la atención el Dark Energy Spectroscopic Instrument mejor conocido por el acrónimo DESI. El aparato ha completado ya varios meses de observación, pero su programa de investigación es de cinco años. En el tiempo que lleva tomando datos ha logrado recrear el mapa más detallado de objetos visibles en el Universo hasta la fecha. DESI es una colaboración internacional en la que participa México y está ubicado muy cerca de la frontera con Sonora en el estado de Arizona, EU.
DESI es un experimento multipropósito y esto es uno de los distintivos con respecto de otros esfuerzos internacionales que buscan mejorar nuestra comprensión de la materia y la energía oscura. Está generando un mapa tridimensional del Universo de manera que planea orientar sus estudios de la materia y energía oscura a partir de múltiples relaciones y observaciones de diferentes ámbitos. Así, por ejemplo, el grupo de investigación se plantea ver fluctuaciones en la distribución de materia ordinaria. Estas variaciones, de existir, pueden ser debidas a ondas de densidad en el plasma primordial que debió existir en el Universo temprano y que se produce y estudia en el experimento ALICE del Gran Colisionador de Hadrones.
El plasma que existió cuando el universo apenas tenía unos microsegundos de edad, era muy denso y caliente. Al ser denso debió experimentar fuerzas de atracción gravitacional que amenazaban con colapsarlo, pero su alta temperatura creaba una presión repulsiva extraordinaria que se contraponía. Este encuentro de fuerzas debió ocasionar un vaivén que generaba ondas como las que se producen en el aire cuando hay cambios de presión. Este sonido cósmico creaba regiones de alta y baja densidad y tanto la materia ordinaria como la oscura se acumulaba y distendía con periodicidad vertiginosa.
El experimento busca el vínculo que se sostiene a través de miles de millones de años desde que el universo comenzaba con partículas elementales hasta tener estrellas, nebulosas y galaxias distribuidas en el cielo con un patrón primigenio.
Los efectos que estas ondulaciones ejercieron en la manera como se distribuyó la materia ordinaria y la materia oscura debe ser visible en el Universo actual a gran escala. La densidad y sus cambios en el espacio debe guardar memoria de los primeros instantes del Universo, como una huella impresa que está grabada en el cielo.
Físicos mexicanos trabajan en el experimento y pronto tendrán algo que decir sobre esta conexión entre el mundo microscópico y el macrocosmos.
AQ