Los rastros de materia oscura podrían estar al acecho en las antiguas rocas de la Tierra

La búsqueda de partículas de materia oscura se ha centrado hasta ahora principalmente en la detección en tiempo real. Pero algunos minerales pueden contener registros históricos de estas partículas que se remontan a millones de años.

La materia oscura es notoriamente evasiva. Durante décadas hemos estado buscando su existencia, y aunque podemos deducir su presencia en el universo a partir de su efecto a escala galáctica, encontrar evidencia directa de ello ha sido algo más difícil. ¿Y si se ha estado escondiendo bajo nuestros pies todo este tiempo?

Esto lo propone un equipo de investigadores en un artículo disponible en el servidor de preimpresión arXiv. Dicen que podría ser posible ver los efectos de las partículas de materia oscura teorizadas llamadas partículas masivas de interacción débil (WIMP) en rocas antiguas aquí mismo en la Tierra. Y tienen una idea para demostrarlo.

«Simplemente llegó a nuestro conocimiento entonces [WIMPs] durante mucho tiempo fue la búsqueda de que uno de ellos viniera y chocara con un núcleo atómico [in real-time]»Dice Sebastian Baum de la Universidad de Estocolmo en Suecia, coautor del estudio. «La solución que se me ocurrió fue … ¿puedes encontrar algo para registrar tales eventos si han estado sucediendo durante mucho, mucho tiempo?»

A pesar de que se sospecha que es el 85% de la materia del universo, la falta de interacción de la materia oscura con la materia ordinaria ha hecho que sea muy difícil encontrar evidencia directa de su existencia. La mayoría de nuestras búsquedas, como el laboratorio subterráneo Gran Sasso en Italia, SNOLAB en Canadá y muchos otros laboratorios en todo el mundo, no han tenido éxito hasta ahora.

Estos detectores suelen buscar interacciones durante varios años, pero Baum y sus colegas sugieren que los llamados paleodetectores podrían registrar interacciones durante cientos de millones de años. En ciertos minerales, como la halita, que se encuentra a gran profundidad bajo tierra, un WIMP que golpea un núcleo hará que retroceda, produciendo un rastro visible – o «camino de deterioro» – donde el núcleo ha sido golpeado desde su posición.

Tal efecto sería pequeño; la traza sería de menos de 1.000 nanómetros, demasiado pequeña para que la vea el ojo humano. Pero si utilizó una técnica avanzada, como la microscopía de iones de helio, podría ver los restos del evento mucho después de que sucediera.

«Si la materia oscura interactúa con los núcleos, que es toda la premisa aquí, el golpe en los núcleos creará una pista», dice Dan Hooper de la Granja Nacional de Aceleración Fermi de EE. UU., Que no participó en la investigación. «Se mostrará a través de ese cristal y enviará ondas de choque a través de él».

Incluso una pequeña muestra de estos minerales podría contener un registro histórico de un pincel tan oscuro. Y estos minerales son accesibles desde los sitios de perforación existentes en todo el mundo. «Estamos contactando a personas con las que tendremos que trabajar», dice Katherine Freese de la Universidad de Michigan, coautora del estudio. «Creo que funcionará.»

Sin embargo, nadie lo sabe con certeza todavía, porque estas técnicas solo se han hecho posibles en la última década. Se propuso una idea similar a fines de la década de 1990, utilizando el pequeño mineral para tratar de ver rastros de materia oscura, pero la tecnología simplemente no fue suficiente en ese momento.

El otro problema es la dispersión del fondo. En junio, el equipo lanzó el primer artículo sobre la idea, pero algunos científicos criticaron la propuesta porque dijeron que los investigadores no podrían averiguar si los núcleos fueron golpeados por una partícula de materia oscura o simplemente por una partícula de radiación errante.

En el último documento, el equipo dice que la longitud de la pista podría resolver esto. Se espera que los WIMP sean relativamente pesados ​​en comparación con otras partículas. Si la pista es corta, es posible que se reproduzcan fuentes de fondo. Pero si es largo, lo único que podría explicar esto podría ser una partícula de materia oscura.

El próximo año, los investigadores esperan realizar un estudio de viabilidad para demostrar que su técnica funciona, mostrando que pueden ver rastros no relacionados de materia oscura dentro de un material. Algún tiempo después, si todo va bien, pretenden intentar encontrar pruebas de los rastros causados ​​por los WIMP.

«Parece completamente plausible que esto pueda conducir a algunos resultados bastante interesantes en el camino a seguir», dice Hooper. «Y podrían enfrentar problemas insuperables. Es demasiado pronto para saberlo «.

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