Esperando un fantasma: la búsqueda de materia oscura a 1 km debajo de una ciudad australiana | Noticias de Australia

La materia oscura fluye a través de ti ahora.

Estas cosas misteriosas e invisibles constituyen más del 80% del universo, una elusiva red de partículas que atraviesan libremente la materia. Para controlar esto, debe deshacerse de todas las interferencias.

Para estudiar las cosas del universo, tienes que oscurecer el universo.

Esto es lo que hace el Australian Research Council Centro de excelencia para la física de partículas oscuras Funciona a un kilómetro bajo tierra, en una mina de oro abandonada debajo de la ciudad de Stawell en el Distrito Regional de Victoria.

Trabajadores dentro de un laboratorio de materia oscura
Mina de oro Stawell donde un equipo de científicos australianos está buscando materia oscura. Foto: Centro de excelencia ARC para la física de partículas oscuras

Allí, una cueva se está convirtiendo en un laboratorio para cazadores de materia oscura, y está en camino de estar terminada para fin de año.

El astrónomo de la Universidad Swinburne Alan Duffy, Director espacio Instituto de Tecnología e Industria, describe la materia oscura como un “fantasma”.

“La materia oscura es una nube que nos rodea … vuela a través de nosotros, a través de paredes sólidas, a través del suelo”, dice, comparándola con el viento que solo se ve a través de sus efectos.

“Forman enormes estructuras que se extienden a través del universo, redes cósmicas, y las galaxias que podemos ver y en las que vivimos yacen a lo largo de filamentos de materia oscura como el rocío de la mañana en una telaraña en nuestro patio trasero.

“Mientras lee esto, encontrará algunos cientos de millones de partículas por segundo, probablemente un par de las cuales chocan con sus átomos en el transcurso del día”.

La gran mayoría de las partículas pasan a través de usted, y algunas desafortunadas vislumbran uno de sus átomos.

Por eso es necesario silenciar la radio para descubrirlos.

El investigador principal del centro, Philip Urquijo, dice que si bien más del 80% de la masa del universo está compuesta de materia oscura, solo se puede ver a través de sus interacciones con otra materia: su influencia gravitacional.

Observar eso significa bloquear la interferencia de otras partículas. La radiación del sol, la desintegración radiactiva de la materia ordinaria y las partículas radiactivas que han chocado contra los metales desde la primera bomba atómica (más sobre esto más adelante) entorpecen el panorama.

Dentro del laboratorio para buscar cazadores de materia oscura
El laboratorio de cazadores de materia oscura se completará en el nuevo año. Foto: Centro de excelencia ARC para la física de partículas oscuras

En el laboratorio hay 1.000 metros de roca entre los investigadores y la superficie, losas de roca para bloquear los rayos cósmicos. Pero espera, hay más.

“Pusimos el experimento en las profundidades de la tierra, lo más profundo que pudimos en Australia, en una de las primeras minas de oro en funcionamiento”, dice Urquijo. “Podemos bloquear los rayos cósmicos del sol, pero las rocas y cualquier material que usemos en la construcción del experimento pueden contener radiactividad natural”.

La cueva se cubre con una red y se rocía con algún tipo de hormigón. Luego está la búsqueda del metal puro.

Las chispas restantes de polvo radiactivo de las bombas atómicas han infectado metales desde la Segunda Guerra Mundial, lo que significa que muchas personas que intentan descubrir la materia oscura se ven obligadas a obtener metales de antes de que exploten las bombas. De antiguos naufragios, por ejemplo.

“Cuando se produce acero, se obtiene una mezcla de acero nuevo a partir de mineral de hierro y hierro reciclado. El acero producido durante y después de la Segunda Guerra Mundial … una gran cantidad de acero terminó con un componente radiactivo que quedó de las pruebas de armas”, Urquijo dice. Rescate de antiguos barcos y barcos romanos y submarinos hundidos hace mucho tiempo que estaban sentados en el fondo del océano, donde los rayos cósmicos no penetraban “.

Eso es lo que muchos buscadores de materia oscura han tenido que hacer, pero Urquijo dice que han logrado obtener una versión más pura de acero, y Duffy dice que han tomado algunas precauciones.

Duffy, quien también es el investigador principal del proyecto, dice que a diferencia de otros proyectos que han rescatado lingotes de plomo de galeras romanas hundidas de 2.000 años de antigüedad, han establecido un “sistema de veto”.

El equipo creó los cristales más puros posibles, cristales de yoduro de sodio con niveles más bajos de cualquier tipo de contaminación que cualquier tipo de contaminación que se haya producido antes.

Estos cristales puros que brillan cuando una partícula choca con ellos se guardan en tubos de cobre, dentro de un recipiente de acero, rodeados por un fluido especial que también brilla cuando golpea una partícula (llamado líquido intermitente).

“Ahora estamos buscando dos lugares para este destello de luz”, dice.

“Si el cristal brilla, miramos el líquido que lo rodea, y si el líquido también destella, sabemos que no puede ser materia oscura, porque la posibilidad de que la materia oscura golpee los átomos dos veces es muy pequeña”.

Dentro del laboratorio para buscar cazadores de materia oscura
El proyecto Stawell es parte del yoduro de sodio con un experimento de rechazo activo en segundo plano. Foto: Centro de excelencia ARC para la física de partículas oscuras

Piense en esos millones de partículas que fluyen a través de usted en este momento, y cuán pocas veces un solo átomo emite un sonido. Es probable que una partícula diferente choque con el agua, luego ese cristal puro y compacto. Dos destellos. A pesar de esto, es poco probable que las partículas de materia oscura colisionen con algo, por lo que solo hay un destello.

Los astrónomos han teorizado durante mucho tiempo sobre la materia oscura.

Durante décadas, los cazadores externos de materia oscura han observado el comportamiento de las galaxias, cómo se dobla la luz y han utilizado telescopios espaciales para rastrear la evidencia de su existencia. A medida que esta evidencia ha crecido, también lo ha hecho la comprensión de que la materia oscura está a nuestro alrededor, por lo que se puede estudiar en la Tierra.

El proyecto Stawell es parte del Experimento de Yoduro de Sodio con Rechazo Activo de Fondo (Sabre), que intenta detectar partículas de materia oscura directamente, en lugar de observarlas indirectamente a través de sus efectos. Es el socio del hemisferio sur de un Grupo similar en Italia.

Una vez que aprendamos más sobre la materia oscura, dice Duffy, habrá efectos secundarios y ramificaciones tecnológicas, de la misma manera que aprender a dividir el átomo nos dio la medicina nuclear (y las armas no deseadas que han contaminado todo en el planeta).

También existe un papel importante para la materia oscura a la hora de garantizar que las galaxias, y por lo tanto nosotros, existamos alguna vez. Debe haber algo que proporcione la atracción gravitacional que permitió que se formaran las galaxias y que aún así evitara que volaran.

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Foto: Tim Robberts / Stone RF

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“Puedes crear un universo en una supercomputadora, eso es lo que hago”, dice. “Si no pusieras materia oscura allí, no habría suficiente atracción gravitacional para formar galaxias. Le debemos nuestra existencia a la materia oscura”.

“Es una gran pregunta sobre nuestro universo que queremos que se responda, se produjo en los primeros momentos de nuestro universo y es importante para nuestra comprensión de la física fundamental”.

Entonces los cazadores de materia oscura continúan cazando, usando telescopio espacial Hubble, Los Gran Colisionador de HadronesY un molino a un kilómetro por debajo de la campiña victoriana en una antigua mina de oro.

Se espera que esté operativo en el nuevo año. Entonces Duffy dice: “Estamos esperando un fantasma”.

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