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Impresión artística de un reloj atómico espacial utilizado para descubrir la materia oscura. Crédito: Kavli IPMU
Aunque se han realizado muchos experimentos en la Tierra para tratar de detectar la materia oscura, esta misteriosa sustancia sigue siendo esquiva. Ahora, los físicos han propuesto un nuevo experimento que trataría de encontrar señales enviando relojes atómicos al lugar donde la materia oscura debería ser más densa: justo cerca del Sol.
La materia que vemos a nuestro alrededor cada día sólo constituye alrededor del 15% de la masa del universo. El 85% restante se atribuye a una extraña sustancia invisible que no refleja ni emite luz, de ahí su espeluznante nombre de materia oscura. Sin embargo, se hace notar a través de sus interacciones gravitatorias con la luz y la materia, y cada vez hay más pruebas de su existencia.
Sin embargo, a pesar de décadas de búsqueda, los científicos siguen sin encontrar la mejor prueba: la detección directa. Se han realizado experimentos para detectar la materia oscura basándose en las propiedades que puede o no tener, según las predicciones de diferentes modelos. El método más común consiste en colocar un enorme depósito de material detector en el subsuelo, lejos de interferencias, y esperar a que una partícula de materia oscura choque con el núcleo de un átomo del depósito. Otros experimentos buscan los efectos electromagnéticos que se prevé que produzcan algunas partículas hipotéticas de materia oscura.
Hasta ahora, ninguno de estos experimentos ha revelado la presencia de la materia oscura. Pero quizá sea porque hemos estado buscando en el lugar equivocado: la Tierra. Los modelos sugieren que la mayor densidad de materia oscura en el sistema solar estaría justo cerca del Sol, así que es ahí donde un nuevo estudio propone que empecemos a buscar.
Investigadores de Kavli IPMU, la Universidad de California en Irvine y la Universidad de Delaware han esbozado un nuevo método potencial para detectar materia oscura cerca del Sol. Allí, la densidad del material debería ser lo suficientemente alta como para que sus señales previstas fueran mucho más claras de lo que serían en la Tierra.
En los modelos en los que las partículas de materia oscura tienen masas extremadamente pequeñas, se predeciría que inducen oscilaciones en ciertas constantes de la naturaleza, como la masa de un electrón o la fuerza del electromagnetismo. Estos cambios afectarían a su vez a las energías de los átomos en sus transiciones entre estados. Dado que los relojes atómicos funcionan midiendo la frecuencia de los fotones emitidos por los átomos en transición entre estados, deberían ser capaces de detectar cuándo la materia oscura provoca estas oscilaciones.
"Cuanta más materia oscura haya alrededor del experimento, mayores serán estas oscilaciones, por lo que la densidad local de materia oscura importa mucho a la hora de analizar la señal", explica Joshua Eby, autor del estudio.
Es importante destacar que el equipo afirma que la tecnología necesaria para llevar a cabo el experimento ya existe. Los relojes atómicos se utilizan ampliamente para mantener sincronizadas las naves espaciales, y el blindaje especial de la Parker Solar Probe ha demostrado que se pueden realizar órbitas cercanas al Sol.
"Las misiones espaciales de larga distancia, incluidas las posibles misiones futuras a Marte, requerirán un cronometraje excepcional como el que proporcionarían los relojes atómicos en el espacio", afirma Eby. "Una posible misión futura, con blindaje y trayectoria muy similares a los de la Parker Solar Probe, pero que lleve un aparato de relojería atómica, podría ser suficiente para llevar a cabo la búsqueda".
Aunque por el momento no se sabe cuándo o si este concepto podría llegar a materializarse, se trata de una idea intrigante.
Fuentes, créditos y referencias:
Fuentes: Kavli IPMU, New Atlas