En un artículo publicado en Nature, científicos del King’s College de Londres, la Universidad de Harvard, la Universidad de California en Berkeley y otros han compartido las bases de lo que creen que será el detector de materia oscura más preciso hasta la fecha.
La materia oscura es la forma no observable de materia que podría constituir hasta el 85% de la masa del universo, pero los científicos no están seguros de qué es exactamente.
Los axiones son uno de los principales candidatos a materia oscura. Se trata de partículas diminutas que interactúan débilmente y que podrían existir en el universo, responsables de los efectos gravitacionales en el espacio, aún inexplicables.
Se cree que los axiones tienen una frecuencia similar a la de una onda, pero los científicos desconocen su ubicación en el espectro electromagnético, aunque se cree que su rango va desde los kilohercios, una frecuencia audible para los humanos, hasta la altísima frecuencia de los terahercios.
En el último estudio, los investigadores explican cómo un detector, al que denominan radio cósmica de coche, podría alertar a los científicos al detectar la frecuencia del axión. Conocida como cuasipartícula Axión (AQ), el equipo cree que podría ayudar a descubrir materia oscura en 15 años.
La AQ está diseñada para transmitir su frecuencia al espacio, una frecuencia que coincidiría con la del axión. Al identificar y sintonizar esa frecuencia, emitirá cantidades muy pequeñas de luz. La AQ opera en las frecuencias más altas de terahercios, que muchos investigadores consideran el lugar más prometedor para buscar axiones.
El coautor, Dr. David Marsh, becario Ernest Rutherford del King’s College de Londres, afirmó: «Ahora podemos construir un detector de materia oscura que funciona esencialmente como una radio cósmica para coche, sintonizando las frecuencias de toda la galaxia hasta encontrar el axión. Ya contamos con la tecnología; ahora solo es cuestión de escala y tiempo».
El equipo cree que, al crear una pieza mucho más grande de material AQ, podrán crear un detector funcional en cinco años. Posteriormente, estiman que se necesitará otra década de escaneo del espectro de altas frecuencias donde se cree que se esconde la materia oscura antes de encontrarla. Para crear las cuasipartículas, los investigadores utilizaron telururo de manganeso y bismuto (MnBi₂Te₄), un material conocido por sus propiedades electrónicas y magnéticas únicas. Este material se redujo a unas pocas capas bidimensionales superpuestas.
Tras seis años de desarrollo en el laboratorio, Jian-Xiang Qiu, autor principal de la Universidad de Harvard, explicó: «Dado que el MnBi₂Te₄ es tan sensible al aire, tuvimos que exfoliarlo hasta dejarlo en unas pocas capas atómicas para ajustar sus propiedades con precisión. Esto nos permite observar este tipo de física interesante y observar cómo interactúa con otras entidades cuánticas como el axión». El Dr. Marsh añadió: «Este es un momento realmente emocionante para investigar la materia oscura. Se publican tantos artículos sobre los axiones como sobre el bosón de Higgs un año antes de su descubrimiento. En 1983, los teóricos propusieron que los axiones actuaban como una radiofrecuencia y ahora sabemos que podemos sintonizarla; nos estamos acercando al axión, y rápido».
Con información de Nature
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