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(noticias nanowerk) Desde su descubrimiento, la materia oscura ha permanecido invisible para los científicos, aunque a lo largo de varias décadas se han llevado a cabo en todo el mundo numerosos experimentos con detectores de partículas altamente sensibles.
Ahora, los físicos del Laboratorio Nacional del Acelerador SLAC del Departamento de Energía de EE. UU. (DOE) están proponiendo un nuevo método para buscar materia oscura utilizando dispositivos cuánticos que podrían sintonizarse naturalmente para detectar lo que los investigadores llaman materia oscura termizada.
![Propuesta de detección de materia oscura](https://www.nanowerk.com/news2/space/id64933_1.jpg)
La mayoría de los experimentos de materia oscura buscan materia oscura galáctica que se disparó a la Tierra directamente desde el espacio, pero es posible que otro tipo haya estado rondando la Tierra durante años, dijo la física de SLAC Rebecca Leane, quien trabajó en el nuevo estudio y contribuyó al estudio (Cartas de examen físico«Energía inducida por materia oscura en dispositivos cuánticos»).
«La materia oscura ingresa a la Tierra, rebota mucho y eventualmente es capturada por el campo gravitacional de la Tierra», dijo Leane, llevándola a un equilibrio que los científicos llaman termalización. Con el tiempo, esta materia oscura térmica alcanza una densidad mayor que las pocas partículas galácticas sueltas, lo que significa que es más probable que golpee un detector. Desafortunadamente, la materia oscura térmica se mueve mucho más lento que la materia oscura galáctica, lo que significa que emitiría mucha menos energía que la materia oscura galáctica, probablemente demasiado poca para que la detecten los detectores convencionales.
Con esto en mente, Leane y el becario postdoctoral de SLAC, Anirban Das, se acercaron a Noah Kurinsky, investigador asociado de SLAC y líder de un nuevo laboratorio centrado en detectar materia oscura con sensores cuánticos, que había estado reflexionando sobre un acertijo: incluso si existen superconductores refrigerados. Al cero absoluto, eliminando toda la energía del sistema y creando un estado cuántico estable, la energía de alguna manera vuelve a entrar e interrumpe el estado cuántico.
Normalmente, los científicos suponen que esto se debe a sistemas de refrigeración defectuosos o a una fuente de calor en el medio ambiente, dijo Kurinksy. Pero podría haber otra razón, dijo: «¿Qué pasaría si en realidad tuviéramos un sistema completamente frío y la razón por la que no pudiéramos enfriarlo de manera efectiva fuera porque estuviera constantemente bombardeado con materia oscura?»
Das, Kurinsky y Leane se preguntaron si los dispositivos cuánticos superconductores podrían rediseñarse como detectores termizados de materia oscura. Según sus cálculos, la energía mínima necesaria para activar un sensor cuántico es lo suficientemente baja (alrededor de una milésima de un electrón voltio) para detectar materia oscura galáctica de baja energía, así como partículas de materia oscura termizadas que flotan alrededor de la Tierra.
Por supuesto, esto no significa que la materia oscura sea responsable del mal funcionamiento de los dispositivos cuánticos, sólo que es posible. El siguiente paso, dicen Leane y Kurinsky, es descubrir si pueden convertir dispositivos cuánticos sensibles en detectores de materia oscura y cómo hacerlo.
Hay algunas cosas a considerar. En primer lugar, quizás exista un material mejor para fabricar el dispositivo. «Primero analizamos el aluminio, simplemente porque es probablemente el material mejor caracterizado que se ha utilizado en detectores hasta la fecha», dijo Leane. «Pero puede resultar que haya un mejor material para el rango de masa que estamos viendo y el tipo de detector que queremos usar».
También existe la posibilidad de que la materia oscura termizada no interactúe con un dispositivo cuántico de la misma manera que se cree que la materia oscura galáctica interactúa con dispositivos de detección directa, dijo Leane. «En este estudio, sólo pensamos en un caso simple en el que la materia oscura entra y rebota en el detector, pero podría hacer muchas otras cosas». Por ejemplo, otras partículas podrían interactuar con la materia oscura, cambiando la distribución de las partículas en el cambio de detector.
«Esa es una de las mejores cosas de trabajar en SLAC», dice Leane. «Realmente tenemos una gama bastante diversa de grupos que trabajan en muchas ciencias diferentes, y creo que este proyecto representa una muy buena sinergia de investigación en SLAC».
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