Nuevas tecnologías para detectar la materia oscura
Casi toda la energía almacenada en nuestro universo existe en forma de materia oscura. Sin embargo, a pesar de su abundancia, sabemos sorprendentemente poco sobre ella. «La materia oscura parece interactuar principalmente a través de la fuerza de la gravedad y es probable que esté compuesta por partículas elementales aún por identificar», afirma Marcin Kuźniak, coordinador de grupo del Centro de Ciencia y Tecnología de Astrofísica de Partículas, una unidad autónoma del Centro Astronómico Nicolaus Copernicus (NCAC, por sus siglas en inglés) de la Academia Polaca de Ciencias. Sin embargo, esto no es más que una hipótesis. Qué es la materia oscura y cómo se genera sigue siendo uno de los grandes enigmas sin resolver de la física. Pero la cortina que ha ocultado este misterio empieza a descorrerse, gracias en parte a iniciativas como el proyecto DarkWave, financiado con fondos europeos y la industria. En DarkWave se están desarrollando nuevas tecnologías que permitirán la próxima generación de detectores de materia oscura utilizados para observar el universo. «Con las tecnologías adecuadas, estos detectores tan grandes, que suelen ubicarse en laboratorios subterráneos, podrían permitirnos detectar directamente la materia oscura», añade Kuźniak, que coordinó el proyecto.
Las nuevas tecnologías aumentan la sensibilidad de los detectores
Durante el proyecto, los investigadores del NCAC, junto con cuatro instituciones asociadas en Alemania, Francia e Italia, desarrollaron una completa cartera de tecnologías de detección de materia oscura. Entre ellos se incluyen nuevos materiales de conversión de longitud de onda (WLS, por sus siglas en inglés) y fotosensores, junto con nuevos sensores sísmicos e infrasónicos que pueden utilizarse para controlar los niveles de ruido de fondo alrededor del detector. Los investigadores también crearon algoritmos de procesamiento y análisis de señales que pueden servir para extraer información de los datos recogidos por los detectores. Además, en el proyecto se permitió a los científicos adquirir los materiales que necesitaban para realizar experimentos, investigaciones y pruebas. «Todas estas tecnologías y ayudas contribuyen a que los detectores sean más sensibles que nunca», señala Kuźniak.
Detectores de materia oscura al siguiente nivel
Estas tecnologías ya han tenido un impacto directo en la búsqueda para entender la naturaleza de la materia oscura. Por ejemplo, el detector DarkSide-20k, en desarrollo, se está beneficiando de los novedosos materiales fluorescentes y reflectantes desarrollados por el equipo del proyecto. Estos materiales mejorarán notablemente la sensibilidad de captación de luz del detector, al tiempo que simplificarán drásticamente su construcción. En el proyecto también se ayudó a establecer dos bancos de pruebas criogénicas en Varsovia, donde este tipo de materiales, junto con matrices ultramodernas de fotosensores, se prueban ahora en condiciones representativas antes de ser instalados en el detector. Además, en DarkWave también se reunió a las comunidades de materia oscura y ondas gravitacionales. Por ejemplo, durante el proyecto se desarrollaron y probaron nuevas redes de sensores sísmicos e infrasónicos para vigilar los fondos en el Observatorio de ondas gravitacionales Virgo. También se utilizaron para cartografiar el entorno sísmico e infrasónico del experimento subterráneo DarkSide-20k.
Ayudar a los jóvenes científicos a adquirir experiencia práctica
Más allá de la tecnología, el proyecto se centró en apoyar a jóvenes científicos e investigadores noveles y en mejorar las capacidades del anfitrión del proyecto mediante la colaboración con instituciones asociadas avanzadas. Con el apoyo del proyecto, estos investigadores participaron en varias campañas de medición en CERN y Virgo, entre otros. «La movilidad concedida por DarkWave se convirtió en un catalizador para la acumulación de conocimientos y experiencias, por lo que es uno de los resultados más sustanciales e importantes del proyecto», señala Yuliya Hoika, especialista en coordinación de proyectos de la Unión Europea (UE) en el NCAC. Estos investigadores, junto con todo el equipo del proyecto, están preparados para seguir avanzando en el conocimiento, la creación de redes y las ideas innovadoras fomentadas por DarkWave. Esto incluye explorar el potencial de comercialización de algunas de las soluciones desarrolladas durante el proyecto, así como lanzar STELLAR con el apoyo de las Acciones Marie Skłodowska-Curie, y el proyecto financiado con fondos europeos Astrocent Plus, ambos proyectos de Horizonte Europa.
Palabras clave
DarkWave, materia oscura, detectores, universo invisible, universo, gravedad, física, conversión de longitud de onda, fotosensores, sísmicos, sensores infrasónicos, algoritmos, detector DarkSide-20k, onda gravitacional