Los físicos comienzan a abrazar explicaciones alternativas de ese componente del universo.
Los físicos se sienten cada vez más frustrados en su búsqueda de materia oscura, la sustancia difícil de detectar que se cree que comprende el 85% del universo material. Los equipos de investigadores que trabajan con los detectores más sensibles del mundo informaron que no pueden encontrarlo. Y esta sequía persistente pone en duda las opiniones preferidas por los teóricos.
Los últimos resultados del experimento XENONIT, llevado a cabo en el Laboratorio Nacional Gran Sasso, en Italia, que se publicaron el 30 de octubre, prolongan la caracterización con las manos vacías que caracteriza la búsqueda de partículas de materia oscura durante 30 años. . Un intento de un equipo chino de detectar esta forma elusiva de la materia, cuyos resultados se publicaron el mismo día, también se ha mantenido con las manos vacías. Los intentos con telescopios instalados en el espacio, así como con los del CERN, el laboratorio europeo de física de partículas, tampoco han encontrado rastros de las partículas de materia oscura.
Esta situación deja a los investigadores en dificultades cuando se trata de encontrar respuestas. «No sabemos cómo funciona el universo a un nivel más profundo de lo que la mayoría de nosotros nos atrevemos a admitir», dice Stacy McGaugh, astrofísica de la Universidad Case Western Reserve en Cleveland, Ohio.
Entre los físicos, existe una amplia aceptación de la existencia de materia oscura desde la década de 1980, como explicación de que las galaxias permanecen completas, de que no se desintegran a pesar de lo que podría esperarse de la cantidad de masa observable que contienen y la velocidad a la que giro. Supusieron que los halos los rodeaban con materia oscura invisible, lo que los estabilizaría. Los físicos estaban más convencidos de esta idea cuando los modelos con materia oscura predijeron correctamente las fluctuaciones detectadas en un eco observable del Big Bang, el fondo de microondas cósmico.
Estas observaciones se convirtieron en la evidencia más fuerte a favor de una propuesta de los años ochenta: que la materia oscura podría estar formada por partículas de masa que interactúan débilmente, o WIMP. La existencia de estas partículas concuerda con la forma en que los físicos creen que el universo evolucionó y con la proporción relativa de materia. Además, las propiedades de WIMP coincidirían con las predichas por una rama de la física de partículas llamada supersimetría.
El último grupo de resultados parece descartar las teorías supersimétricas más simples y elegantes, lo que arroja dudas de que esas partículas aún no detectadas sean materia oscura. Si las teorías supersimétricas más simples ya no son viables, dicen los científicos, entonces cualquier partícula WIMP tendría que interactuar con la materia más débilmente de lo que se creía. «No se trata de una retirada total del paradigma WIMP, pero indudablemente hay un cambio en el énfasis», dice Dan Cooper, físico del Laboratorio Nacional de Aceleradores en Batavia, Illinois.
Las actitudes están cambiando, y los físicos adoptan cada vez más otras posibles explicaciones para la materia oscura, dice David Spergel, un astrofísico teórico de la Universidad de Princeton en Nueva Jersey, uno de los primeros en proponer modelos con WIMP. «Estos experimentos no han cerrado por completo la ventana. Sin embargo, también tenemos que pensar en otros tipos de materia oscura y nuevos experimentos «, dice.
Detectores especializados
Ha llevado décadas construir dispositivos experimentales capaces de detectar la tasa minúscula a la que se pensaba que las WIMP interactuaban con la materia. Solo en los últimos diez años los experimentos, llevados a cabo en una docena de laboratorios, alcanzaron el nivel de sensibilidad necesario para detectarlos. El detector más sensible es XENON1T, en el laboratorio Gran Sasso, que busca los destellos de luz que se crearían si la materia osciura interactuara con los átomos de un tanque de tres toneladas y media de xenón líquido extremadamente puro.
Pero el equipo no encontró materia oscura en la primera ronda del experimento. Tampoco hubo señal en los datos recopilados durante los dos años de la segunda ronda del experimento chino PandaX, que se está llevando a cabo en Jinping, provincia de Sichuan. Las búsquedas en el espacio también han fallado, y las esperanzas se desvanecen con una señal de rayos gamma que era muy prometedora en ese momento, una señal captada por el telescopio Fermi de la NASA desde el centro de la Vía Láctea: fuentes más actuales parecen explicarlo. Solo ha habido una comunicación importante sobre la detección de la materia oscura, la de la colaboración DAMA, pero ningún grupo ha logrado reproducir ese resultado, que es muy controvertido, aunque se están haciendo nuevos intentos para lograrlo.
Futuras generaciones de detectores basados en el mismo principio que XENON1T ya están en construcción. Será necesario que los físicos finalmente cierren, si es necesario cerrarlo, la ventana WIMP. Pero la continua falta de apariencia de las partículas ya está haciendo que los teóricos tengan una mente más abierta y haya permitido que otras teorías ganen viabilidad, dice Hopper. Tal vez la materia oscura se compone de algunas partículas exóticas, los axiones, algo así como una especie de fotones extraños con masa. Los teóricos también están tratando de ver si la materia oscura no interactuará en absoluto con partículas conocidas, sino que existe en un «sector oscuro», dice.
