Científicos reportan posible detección de energía oscura en un laboratorio

Un experimento llevado a cabo en un laboratorio subterráneo en Italia puede haber arrojado la primera detección directa de energía oscura, según un nuevo estudio dirigido por investigadores de la Universidad de Cambridge y publicado en la revista científica Physical Review D.

Todo lo que podemos observar en nuestro mundo y fuera de él, desde las hormigas hasta las galaxias más lejanas, está hecho de materia ordinaria, lo cual constituye apenas el 5% del universo. Todo lo demás permanece oculto hasta de los mejores telescopios e instrumentos: 27% es materia oscura, el ‘pegamento’ invisible que mantiene unida a cada galaxia y a las agrupaciones de estas, mientras que el 68% restante es energía oscura, la fuerza que repele a los objetos unos de otros, lo cual provoca de la expansión acelerada del universo.

Los científicos saben mucho más sobre la materia oscura, ya que su existencia fue sugerida en la década de 1920, mientras que los efectos de la energía oscura no se descubrieron hasta 1998. Sin embargo, ninguna de las dos ha sido detectada directamente.

A pesar de la abundancia de energía oscura, es casi imperceptible en el Universo Local, donde la gravedad mantiene a los sistemas planetarios y galaxias ‘en su lugar’. En cambio, en las escalas más grandes, a miles de millones de años luz, se puede apreciar cómo los grupos de galaxias se separan cada vez más rápido.

Anomalía en un experimento

El experimento del que ha surgido este posible nuevo hallazgo es XENON1T, un tanque de tres toneladas de xenón líquido —y un poco en estado gaseoso— situado en el Laboratorio Nacional del Gran Sasso, bajo 1.400 metros de roca en un macizo montañoso de Italia.

El xenón, enfriado a temperaturas de casi 100 grados bajo cero, es sensible a la presencia de partículas o fenómenos físicos desconocidos.

“Los experimentos a gran escala como XENON1T han sido diseñados para detectar directamente la materia oscura, mediante la búsqueda de signos de que esta ‘golpee’ la materia ordinaria, pero la energía oscura es aún más esquiva”, señaló Sunny Vagnozzi de Instituto Kavli de Cosmología de Cambridge, autor principal del nuevo estudio.

El año pasado, XENON1T detectó una señal fuera de lo normal: un exceso en el número de eventos esperado para fenómenos conocidos, como radiactividad o rayos cósmicos.

En ese momento, la explicación más aceptada de la anomalía eran los axiones, partículas hipotéticas extremadamente ligeras producidas en el Sol. No obstante, la cantidad de axiones requerida para producir dicho exceso no concuerda con el proceso evolutivo de las estrellas.

Partículas de energía oscura

Luego, Vagnozzi y sus colegas plantearon la posibilidad de que la energía oscura haya sido la responsable de la anomalía. De ser ese el caso, ¿cuál sería su origen?

“Si la energía oscura es impulsada por una nueva propiedad de la luz acoplada a los fotones (partículas de luz) y la materia, entonces el Sol producirá partículas de energía oscura”, escribieron en su artículo. Asimismo, teorizaron que esta producción debería ocurrir en una región con un “fuerte campo magnético”.

Para comprobar su hipótesis, elaboraron un modelo físico de alta precisión capaz de mostrar lo que sucedería en el detector de XENON1T si partículas de energía oscura se produjeran en la región interior del Sol llamada tacoclina, donde los campos magnéticos son muy poderosos, y luego fluyeran hacia la Tierra como las demás partículas solares.

Descubrieron que el ingreso de esas partículas de energía oscura explicaban el exceso detectado en XENON1T el año pasado. “Cuando las cosas encajan así, es realmente especial”, admitió Vagnozzi.

No obstante, los autores son prudentes ante los resultados de su estudio, ya que aún se debe confirmar que el exceso detectado se deba a un nuevo fenómeno, para lo cual se debe descartar un hecho accidental, como la contaminación por tritio.

“Primero debemos saber que esto no fue simplemente una casualidad”, declaró el coautor Luca Visinelli, investigador de los Laboratorios Nacionales de Frascati en Italia. “Si XENON1T realmente detectó algo, esperaría ver un exceso similar nuevamente en experimentos futuros, pero esta vez con una señal mucho más fuerte”, añadió.

Si la energía oscura fue la causante de la anomalía, la próxima versión mejorada de XENON1T y otros experimentos parecidos podrían ser capaces de detectar directamente este misterioso componente del universo.