Podría decirse que la materia oscura es una de las grandes incógnitas del cosmos. Es un elemento que se resiste a ser descubierto y, aunque compone un 23% de la masa del Universo, la humanidad todavía no ha podido detectarlo.
Así, aunque es posible estimar su cantidad en la galaxia midiendo lav elocidad de rotación de sus estrellas y mediante algunas simulaciones numéricas, es imposible conocer de cuántas partículas se compone y cual es la masa de cada una si éstas no se detectan. Podría estar compuesta de unas pocas muy masivas o muchas más ligeras. Descubrir una y calcular su peso cercaría los estudios sobre la materia oscura.
Las teorías más populares persiguen sin descanso a los axiones, a los nuevos neutrinos o a los WIMPs. Sin embargo, poco se ha oído hablar del fotón oculto, más conocido entre los físicos como hidden photon. Esta partícula ha sido estudiada sobre todo en teorías que tratan de explicar la naturaleza a distancias muy pequeñas, como lateoría de cuerdas.
Así, del mismo modo que el fotón es la partícula elemental que pone de manifiesto la existencia de un campo electromagnético y que el bosón de Higgs revela la existencia del campo de Brout-Englert-Higgs, que otorga masa a las partículas elementales, "el hidden photon pertenecería a otro nuevo campo parecido al electromagnético, pero que interactuaría de forma muy débil con la materia ordinaria", explica Javier Redondo, investigador de la Universidad de Zaragoza.
Según cuenta este físico a EL MUNDO, tras mucho tiempo trabajando en cómo se podría detectar esta partícula con científicos del DESY (DEutsches Elektronen Synchrotron, Hamburgo), encontraron un gran aliado en el grupo de Ralph Engel en el KIT (Karlsruhe Institute of Technology), que desarrolla sus investigaciones en el observatorio Pierre Auger (Argentina), en el que han desarrollado grandes espejos esféricos para concentrar Radiación de Cherenkov, proveniente de cascadas electromagnéticas generadas por los rayos cósmicos.
Así, con un prototipo de espejo segmentado de trece metros cuadrados y con un detector en el centro de la curvatura, pretenden captar la señal de estas nuevas partículas, si realmente forman parte la materia oscura. Según explica Redondo, el campo del fotón oculto excitaría los electrones de la superficie del espejo y éstos emitirían ondas electromagnéticas de una frecuencia determinada y focalizadas en el centro del espejo. "El fenómeno es similar a la reflexión de la luz en un espejo, pero aquí los hidden photons se reflejan convertidos en luz ordinaria. Podría explicarse con una analogía acústica: Imagínese una delgada pared llena de grandes agujeros que es bombardeada por diminutas pelotas. La mayoría la atraviesan, pero algunas, muy pocas, la golpean y la hacen vibrar, emitiendo un sonido, que es lo que intentamos detectar", concluye.
El problema de este método es que el fotón oculto emitiría una onda muy leve y una frecuencia determinada, por lo que detectarla será muy difícil. Redondo explica que tendrían que "probar con varias antenas (detectores) hasta descubrir la onda característica de la partícula, que además es muy débil. Sería como si intentásemos escuchar una radio encendida en otro planeta, ¡sin conocer el canal en el que transmite!", bromea. Además, el rango de frecuencias a escanear es tan amplio que será imposible probar con todos.
Ahora mismo, el equipo que trabaja en el experimento, llamado FUNK (Finding U(1)'s of a Novel Kind), se encuentra alineando el espejo y buscando detectores. Lo que pretenden es descubrir la masa de este fotón oculto para así despejar el camino sobre la composición de la materia oscura. Esto lo averiguarán, según cuenta Redondo, "gracias a la frecuencia de emisión, que es proporcional a la masa".
Así, en primer lugar, los investigadores tratarán de buscar en el rango de la radiación visible, correspondiente a masas del orden de los electronvoltios. Después de esto, harán lo mismo en el rango de las microondas, correspondiente a masas de varios microelectronvoltios. Sin embargo, según asegura Redondo, "la investigación continuaráhasta que el equipo de Pierre Auger pueda seguir trabajando".
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