IAC se une a la búsqueda de partícula que podría explicar la materia oscura

Tubigú

El Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) ha informado este viernes de que participa en el experimento DALI para la búsqueda de partículas del tipo axión, que podrían resolver cuestiones fundamentales para la física moderna, una de ellas el misterio de la materia oscura.

La búsqueda se hará por medio de una colaboración internacional en el experimento DALI (Dark-photons & Axion-Like particles Interferometer), que es un telescopio de astropartículas de materia oscura que tiene como objetivo científico la búsqueda de axiones y parafototones en la banda entre 6 y 60 gigahercios.

La materia oscura es un constituyente fundamental del Universo con el que la materia ordinaria interacciona muy débilmente y que es muy difícil de detectar directamente, pero su hallazgo permitiría explicar las anomalías observadas en las curvas de rotación de las galaxias espirales o por qué la formación de estructuras en el Universo ha evolucionado de la forma en que lo ha hecho, entre otros enigmas.

Encontrar esta partícula también ayudaría a resolver el problema de carga y paridad en la interacción fuerte, ha explicado el IAC en un comunicado en el que ha añadido que, pese al elevado interés científico por encontrarla, su búsqueda a alta frecuencia, sobre todo a 6 gigahercios, ha seguido casi inexplorada por la falta de tecnología de alta sensibilidad para escanearla que sea fabricable a un coste razonable.

Ahora, el prototipo de prueba de concepto para buscar esta hipotética partícula está en fase de diseño y fabricación en el IAC, y la propuesta en la que se describe el experimento ha sido aceptado para su publicación en la revista Journal of Cosmology and Astroparticle Physics (JCAP), y ha sido escrito por Javier de Miguel, investigador del IAC.

El axión

El axión es una partícula hipotética de masa ligera que interacciona débilmente con partículas estándar, como nucleones o electrones, y también con los fotones ordinarios, es decir, la luz, ha indicado el IAC. Dichas interacciones son estudiadas para tratar de detectar el axión con diferentes clases de instrumentos, y una técnica muy prometedora consiste en estudiar la interacción del axión con fotones estándar.

Los axiones se "mezclan" con los fotones bajo la acción de un fuerte campo magnético externo, como por ejemplo el producido por los imanes superconductores que se encuentran en los detectores de partículas, o los utilizados para el diagnóstico médico por resonancia magnética, produciendo una débil señal de radio o microondas.

Esta señal ha sido buscada por diversos experimentos desde finales de los años 80 del siglo pasado, y es precisamente la señal que se quiere detectar con DALI, aunque en un nuevo rango de parámetros casi totalmente inexplorado y que sería accesible por primera vez gracias a este experimento", explica Javier de Miguel, autor principal del estudio.

Los primeros detectores de axiones, fabricados en los 80 y 90, utilizaban una cavidad resonante que, dentro de un superimán, amplificaba la débil señal de microondas generada por el axión hasta hacerla detectable por los instrumentos científicos. "Lamentablemente", el tamaño de la cavidad resonante es inversamente proporcional a la frecuencia de escaneo y, en el caso del axión, las cavidades se hacen demasiado pequeñas para su realización práctica a frecuencias iguales o mayores a los 6 gigahercios, aproximadamente.

Por ello, el experimento adopta una de las técnicas más prometedoras para escanear a frecuencias altas y la lleva a un diseño realizable al que añade la capacidad de detectar astropartículas de materia oscura axiónica.

Así, DALI consta de un potente imán superconductor, un detector de axiones equipado con un novedoso resonador que haría detectable la débil señal producida por los axiones, y una montura altazimutal que le permite rastrear objetos y regiones en el cielo en búsqueda de materia oscura.

De esta forma, DALI podría ayudar a la detección del axión, una partícula pseudo-escalar de naturaleza similar al Bosón de Higgs descubierto en 2012 en el CERN y un candidato prometedor a materia oscura.

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