Detectan la señal más clara de materia oscura hasta ahora

A simple vista, el Universo parece estar hecho de estrellas, planetas, nubes de gas y, por supuesto, nosotros mismos. Pero todo eso, toda la materia ‘ordinaria’ que emite o absorbe luz, apenas representa el 5 por ciento de la masa total del cosmos. El otro enorme y aplastante 95 por ciento es un ‘fantasma’ del que sabemos poco y nada. Lo llamamos, acertadamente, ‘Universo oscuro’, y agrupa dos entidades muy distintas: la ‘materia oscura’, diferente a todo lo que conocemos pero cinco veces más abundante que la materia ‘normal’; y la ‘Energía oscura’ la extraña y poderosa fuerza que obliga a que el Universo entero se expanda cada vez más deprisa. Según los cálculos, y frente a nuestro exiguo 5%, la materia oscura supone cerca del 27% de la masa total del Universo. El 68% restante es energía oscura.Pues bien, tras largos años de dudas, frustraciones y teorías de todo tipo, los científicos podrían haber hallado, por fin, la primera evidencia directa de una de esas dos entidades misteriosas, la materia oscura. La energía oscura, por ahora, tendrá que esperar. Hace apenas un año, astrónomos de la Universidad de Tokio ya hicieron un anuncio similar , pero sus resultados siguen bajo escrutinio.Porque la materia oscura es ‘oscura’La llamamos ‘materia oscura’ sencillamente porque no interactúa en modo alguno con la radiación electromagnética (es decir, con la luz en cualquiera de sus formas), lo que la hace del todo invisible a nuestros telescopios. Aún así, y a pesar de que no podemos verla ni detectarla, sabemos que está ahí porque podemos medir su fuerza de gravedad, que actúa como el ‘pegamento’ invisible que mantiene unidas a las galaxias para que sus estrellas no salgan despedidas al girar alrededor de sus centros. Sabemos también que, al no interactuar con la luz, la materia oscura no puede estar formada por los protones, neutrones y electrones que componen nuestro mundo cotidiano, desde las estrellas a nuestros propios cuerpos. Pero entonces, ¿qué es? Determinar su naturaleza sigue siendo, sin duda, la mayor de las preguntas sin respuesta de la física moderna.Durante muchos años, la hipótesis dominante ha sido que esta extraña sustancia ‘invisible’ está compuesta por partículas masivas que interactúan débilmente, conocidas por sus siglas en inglés como WIMPs. Por eso, en las últimas décadas los científicos han construido trampas cada vez más grandes y sofisticadas para intentar atrapar por lo menos a una de ellas. Algo que, hasta ahora, no ha dado resultado alguno.Un destello en las profundidadesPero ese silencio podría haberse roto ahora de una vez por todas, porque un nuevo y exhaustivo análisis de los datos del experimento LUX-ZEPLIN (LZ), coordinado por el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley del Departamento de Energía de Estados Unidos, acaba de registrar un evento único que tiene a la comunidad científica internacional en vilo. Los resultados acaban de presentarse en la conferencia ‘ TeV Particle Astrophysics ‘ de 2026, celebrada en Japón, y el estudio ya ha sido enviado para su revisión a la revista especializada ‘Physical Review Letters’.Para buscar las huellas de esta esquiva forma de materia sin que los detectores se vuelvan locos con la radiación natural de la superficie terrestre, los científicos suelen meterse bajo tierra. De hecho, el monumental detector LZ (una colaboración de 250 investigadores de 39 instituciones mundiales) opera a casi un kilómetro y medio bajo tierra en la Instalación de Investigación Subterránea de Sanford (SURF), en Dakota del Sur. Allí, protegido de los incesantes rayos cósmicos por una montaña de roca sólida, se esconde un tanque de titanio que contiene 10 toneladas de xenón líquido ultrapuro. La idea, sencilla en teoría, es endiabladamente compleja en la práctica: esperar a que un solitario WIMP atraviese la Tierra y, por pura probabilidad estadística, choque directamente contra el núcleo de alguno de los átomos de xenón del tanque, produciendo un levísimo y delator destello de luz.El equipo del LZ estaba examinando un conjunto de datos correspondiente a 220 días de observaciones continuas, recogidos entre marzo de 2023 y abril de 2024 cuando, de repente, saltó la liebre. Exactamente el 16 de junio de 2023, el sistema registró un evento extraordinario y atípico, catalogado en los registros como LZ230616. Fue una interacción única, limpia, con una enorme energía de 248 kiloelectronvoltios (keV).Rick Gaitskell, profesor de la Universidad de Brown y veterano portavoz del proyecto LZ, muestra ante el hallazgo una calculada mezcla de entusiasmo y prudencia. «Estamos -afirma- muy intrigados de ver este evento en los datos, justo en la región donde esperamos que aparezca la materia oscura y donde los ruidos de fondo competidores son muy bajos. Pero con un solo evento, no queremos adelantarnos. No afirmamos haber visto materia oscura. Aunque sí hemos visto algo interesante que queremos compartir con la comunidad científica para que nos den su opinión».Un nuevo modelo de búsquedaNormalmente, los científicos buscan los esquivos WIMPs asumiendo que chocarán suavemente contra un único protón o neutrón del átomo de xenón, produciendo colisiones de bajas energías, por debajo de los 30 o 55 keV. Pero, hartos de rastrear esa banda sin éxito, decidieron cambiar el algoritmo para buscar interacciones en zonas más energéticas y que antes se pasaban por alto, extendiendo sus redes hasta los 270 keV. Y fue precisamente allí, en un ‘territorio de caza’ inexplorado, donde apareció el insólito impacto de 248 keV.Para entender la magnitud de la diferencia, podemos imaginar una inmensa mesa de billar de tamaño galáctico. Hasta ahora, buscábamos impactos sencillos entre partículas, como una bola chocando de frente contra otra. Pero la violencia y el tipo de colisión detectados sugieren algo distinto. Si esto fue provocado por un WIMP, dicen los investigadores, significa que la partícula de materia oscura golpeó al átomo completo de xenón (y no sólo a una de sus partículas) en una dinámica muy compleja, acoplándose al núcleo entero. De ser cierto, el causante del ‘golpe’ tendría que ser un auténtico ‘peso pesado’: una partícula con una masa al menos 200 veces superior a la de un protón.«Nunca debes suponer -advierte Gaitskell- que la naturaleza va a hacer algo de la manera fácil. Nadie puede acusar a nuestro Universo de tomar las decisiones más simples y de apariencia más natural».Sam Eriksen, investigador de la Universidad de Bristol y autor principal de este nuevo trabajo, se muestra igual de cauteloso, aunque expectante: «Este fue un estudio detallado en una región que no habíamos explorado dentro de este conjunto de datos, y necesitamos meses de esfuerzo adicional para comprender todas las posibles causas de eventos de fondo. Entendemos nuestro detector y los fondos tan bien que incluso un solo evento destacado, como el que encontramos, es importante. Esperamos que los eventos de materia oscura sean extremadamente raros, por lo que solo un puñado de ellos podría bastar para marcar la primera detección de materia oscura WIMP».¿Error estadístico o realidad?En el rigor submilimétrico de la física de partículas, no basta con ver algo extraño una vez para salir corriendo a convocar una rueda de prensa y reclamar un descubrimiento. Existe una medida estadística llamada ‘sigma’ para determinar la fiabilidad de un hallazgo. El codiciado ‘umbral de oro’, el estándar que permite descorchar el champán, es el nivel ‘5 sigma’. Alcanzarlo, significa que la probabilidad de que una señal extraña haya sido producida por mera casualidad o ruido de fondo es de 1 entre 3,5 millones.Dicho lo cual, cabe señalar que el actual y prometedor evento del LZ se sitúa, por ahora, en un respetable nivel de 2.6 sigma. Traducido a lenguaje corriente: apenas existe un 0,5% de posibilidades (1 entre 200) de que este fuerte impacto sea simplemente un ‘falso positivo’. Pero eso no es suficiente. «En ciencia -admite Gaitskell- hacemos tantos malditos experimentos que, me temo, te encuentras con un evento de 1 entre 100 con bastante frecuencia».Aún así, los analistas del LZ han descartado casi por completo a los clásicos ‘impostores’, desde colisiones de neutrinos solares hasta neutrones que se hayan ‘colado’ a través del kilómetro y medio de roca, e incluso rarezas radiológicas propias de los sensores (un molesto fenómeno denominado dispersión múltiple o MSSI). Nada cuadra mejor con los datos que una partícula nueva.«Los eventos atípicos en los datos no son inesperados -dice por su parte Aaron Manalaysay, físico de Berkeley Lab y presidente del comité institucional del experimento- pero normalmente destacan como un error de fondo de algún tipo cuando los miras a fondo. Pero este es el primer ejemplo, en cualquier experimento en el que yo haya trabajado, de un valor atípico que parece válido en todos los sentidos. Por supuesto, todavía estamos exprimiendo nuestros cerebros tratando de pensar si hay algún mecanismo de radiación raro que se nos haya escapado, pero es francamente emocionante maravillarse ante la posibilidad de que este sea el primer indicio de una observación de materia oscura».Un futuro esperanzadorLas reacciones ante estos resultados no se han hecho esperar. Y no cabe duda de que, aunque hacen falta más datos antes de cantar victoria, lo cierto es que ahora todo ha cambiado. «Tienen un objetivo al que apuntar -afirma Wick Haxton, investigador de la Universidad de California en Berkeley- y saben dónde mirar. Si todo esto se mantiene firme, nuestra curva de aprendizaje va a ser muy empinada a partir de ahora».Y aquí va otro dato esperanzador. El evento recién registrado se observó tras el análisis de tan solo un tercio de la enorme cantidad de información disponible. Es decir, podría haber más eventos similares ocultos en los dos tercios que aún faltan por cribar. El equipo, desde luego, no parará, y planea seguir recopilando datos hasta el año 2028, rumbo a los 1.000 días de observación pura. Los investigadores creen que si la enigmática colisión LZ230616 fue de verdad el choque fantasmal de un WIMP cruzando la Tierra, por fuerza tendrán que aparecer otros compañeros muy pronto. Lo cual pondría fin a una de las ‘cacerías’ más largas y difíciles de la física moderna. Como siempre, solo cabe esperar. A simple vista, el Universo parece estar hecho de estrellas, planetas, nubes de gas y, por supuesto, nosotros mismos. Pero todo eso, toda la materia ‘ordinaria’ que emite o absorbe luz, apenas representa el 5 por ciento de la masa total del cosmos. El otro enorme y aplastante 95 por ciento es un ‘fantasma’ del que sabemos poco y nada. Lo llamamos, acertadamente, ‘Universo oscuro’, y agrupa dos entidades muy distintas: la ‘materia oscura’, diferente a todo lo que conocemos pero cinco veces más abundante que la materia ‘normal’; y la ‘Energía oscura’ la extraña y poderosa fuerza que obliga a que el Universo entero se expanda cada vez más deprisa. Según los cálculos, y frente a nuestro exiguo 5%, la materia oscura supone cerca del 27% de la masa total del Universo. El 68% restante es energía oscura.Pues bien, tras largos años de dudas, frustraciones y teorías de todo tipo, los científicos podrían haber hallado, por fin, la primera evidencia directa de una de esas dos entidades misteriosas, la materia oscura. La energía oscura, por ahora, tendrá que esperar. Hace apenas un año, astrónomos de la Universidad de Tokio ya hicieron un anuncio similar , pero sus resultados siguen bajo escrutinio.Porque la materia oscura es ‘oscura’La llamamos ‘materia oscura’ sencillamente porque no interactúa en modo alguno con la radiación electromagnética (es decir, con la luz en cualquiera de sus formas), lo que la hace del todo invisible a nuestros telescopios. Aún así, y a pesar de que no podemos verla ni detectarla, sabemos que está ahí porque podemos medir su fuerza de gravedad, que actúa como el ‘pegamento’ invisible que mantiene unidas a las galaxias para que sus estrellas no salgan despedidas al girar alrededor de sus centros. Sabemos también que, al no interactuar con la luz, la materia oscura no puede estar formada por los protones, neutrones y electrones que componen nuestro mundo cotidiano, desde las estrellas a nuestros propios cuerpos. Pero entonces, ¿qué es? Determinar su naturaleza sigue siendo, sin duda, la mayor de las preguntas sin respuesta de la física moderna.Durante muchos años, la hipótesis dominante ha sido que esta extraña sustancia ‘invisible’ está compuesta por partículas masivas que interactúan débilmente, conocidas por sus siglas en inglés como WIMPs. Por eso, en las últimas décadas los científicos han construido trampas cada vez más grandes y sofisticadas para intentar atrapar por lo menos a una de ellas. Algo que, hasta ahora, no ha dado resultado alguno.Un destello en las profundidadesPero ese silencio podría haberse roto ahora de una vez por todas, porque un nuevo y exhaustivo análisis de los datos del experimento LUX-ZEPLIN (LZ), coordinado por el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley del Departamento de Energía de Estados Unidos, acaba de registrar un evento único que tiene a la comunidad científica internacional en vilo. Los resultados acaban de presentarse en la conferencia ‘ TeV Particle Astrophysics ‘ de 2026, celebrada en Japón, y el estudio ya ha sido enviado para su revisión a la revista especializada ‘Physical Review Letters’.Para buscar las huellas de esta esquiva forma de materia sin que los detectores se vuelvan locos con la radiación natural de la superficie terrestre, los científicos suelen meterse bajo tierra. De hecho, el monumental detector LZ (una colaboración de 250 investigadores de 39 instituciones mundiales) opera a casi un kilómetro y medio bajo tierra en la Instalación de Investigación Subterránea de Sanford (SURF), en Dakota del Sur. Allí, protegido de los incesantes rayos cósmicos por una montaña de roca sólida, se esconde un tanque de titanio que contiene 10 toneladas de xenón líquido ultrapuro. La idea, sencilla en teoría, es endiabladamente compleja en la práctica: esperar a que un solitario WIMP atraviese la Tierra y, por pura probabilidad estadística, choque directamente contra el núcleo de alguno de los átomos de xenón del tanque, produciendo un levísimo y delator destello de luz.El equipo del LZ estaba examinando un conjunto de datos correspondiente a 220 días de observaciones continuas, recogidos entre marzo de 2023 y abril de 2024 cuando, de repente, saltó la liebre. Exactamente el 16 de junio de 2023, el sistema registró un evento extraordinario y atípico, catalogado en los registros como LZ230616. Fue una interacción única, limpia, con una enorme energía de 248 kiloelectronvoltios (keV).Rick Gaitskell, profesor de la Universidad de Brown y veterano portavoz del proyecto LZ, muestra ante el hallazgo una calculada mezcla de entusiasmo y prudencia. «Estamos -afirma- muy intrigados de ver este evento en los datos, justo en la región donde esperamos que aparezca la materia oscura y donde los ruidos de fondo competidores son muy bajos. Pero con un solo evento, no queremos adelantarnos. No afirmamos haber visto materia oscura. Aunque sí hemos visto algo interesante que queremos compartir con la comunidad científica para que nos den su opinión».Un nuevo modelo de búsquedaNormalmente, los científicos buscan los esquivos WIMPs asumiendo que chocarán suavemente contra un único protón o neutrón del átomo de xenón, produciendo colisiones de bajas energías, por debajo de los 30 o 55 keV. Pero, hartos de rastrear esa banda sin éxito, decidieron cambiar el algoritmo para buscar interacciones en zonas más energéticas y que antes se pasaban por alto, extendiendo sus redes hasta los 270 keV. Y fue precisamente allí, en un ‘territorio de caza’ inexplorado, donde apareció el insólito impacto de 248 keV.Para entender la magnitud de la diferencia, podemos imaginar una inmensa mesa de billar de tamaño galáctico. Hasta ahora, buscábamos impactos sencillos entre partículas, como una bola chocando de frente contra otra. Pero la violencia y el tipo de colisión detectados sugieren algo distinto. Si esto fue provocado por un WIMP, dicen los investigadores, significa que la partícula de materia oscura golpeó al átomo completo de xenón (y no sólo a una de sus partículas) en una dinámica muy compleja, acoplándose al núcleo entero. De ser cierto, el causante del ‘golpe’ tendría que ser un auténtico ‘peso pesado’: una partícula con una masa al menos 200 veces superior a la de un protón.«Nunca debes suponer -advierte Gaitskell- que la naturaleza va a hacer algo de la manera fácil. Nadie puede acusar a nuestro Universo de tomar las decisiones más simples y de apariencia más natural».Sam Eriksen, investigador de la Universidad de Bristol y autor principal de este nuevo trabajo, se muestra igual de cauteloso, aunque expectante: «Este fue un estudio detallado en una región que no habíamos explorado dentro de este conjunto de datos, y necesitamos meses de esfuerzo adicional para comprender todas las posibles causas de eventos de fondo. Entendemos nuestro detector y los fondos tan bien que incluso un solo evento destacado, como el que encontramos, es importante. Esperamos que los eventos de materia oscura sean extremadamente raros, por lo que solo un puñado de ellos podría bastar para marcar la primera detección de materia oscura WIMP».¿Error estadístico o realidad?En el rigor submilimétrico de la física de partículas, no basta con ver algo extraño una vez para salir corriendo a convocar una rueda de prensa y reclamar un descubrimiento. Existe una medida estadística llamada ‘sigma’ para determinar la fiabilidad de un hallazgo. El codiciado ‘umbral de oro’, el estándar que permite descorchar el champán, es el nivel ‘5 sigma’. Alcanzarlo, significa que la probabilidad de que una señal extraña haya sido producida por mera casualidad o ruido de fondo es de 1 entre 3,5 millones.Dicho lo cual, cabe señalar que el actual y prometedor evento del LZ se sitúa, por ahora, en un respetable nivel de 2.6 sigma. Traducido a lenguaje corriente: apenas existe un 0,5% de posibilidades (1 entre 200) de que este fuerte impacto sea simplemente un ‘falso positivo’. Pero eso no es suficiente. «En ciencia -admite Gaitskell- hacemos tantos malditos experimentos que, me temo, te encuentras con un evento de 1 entre 100 con bastante frecuencia».Aún así, los analistas del LZ han descartado casi por completo a los clásicos ‘impostores’, desde colisiones de neutrinos solares hasta neutrones que se hayan ‘colado’ a través del kilómetro y medio de roca, e incluso rarezas radiológicas propias de los sensores (un molesto fenómeno denominado dispersión múltiple o MSSI). Nada cuadra mejor con los datos que una partícula nueva.«Los eventos atípicos en los datos no son inesperados -dice por su parte Aaron Manalaysay, físico de Berkeley Lab y presidente del comité institucional del experimento- pero normalmente destacan como un error de fondo de algún tipo cuando los miras a fondo. Pero este es el primer ejemplo, en cualquier experimento en el que yo haya trabajado, de un valor atípico que parece válido en todos los sentidos. Por supuesto, todavía estamos exprimiendo nuestros cerebros tratando de pensar si hay algún mecanismo de radiación raro que se nos haya escapado, pero es francamente emocionante maravillarse ante la posibilidad de que este sea el primer indicio de una observación de materia oscura».Un futuro esperanzadorLas reacciones ante estos resultados no se han hecho esperar. Y no cabe duda de que, aunque hacen falta más datos antes de cantar victoria, lo cierto es que ahora todo ha cambiado. «Tienen un objetivo al que apuntar -afirma Wick Haxton, investigador de la Universidad de California en Berkeley- y saben dónde mirar. Si todo esto se mantiene firme, nuestra curva de aprendizaje va a ser muy empinada a partir de ahora».Y aquí va otro dato esperanzador. El evento recién registrado se observó tras el análisis de tan solo un tercio de la enorme cantidad de información disponible. Es decir, podría haber más eventos similares ocultos en los dos tercios que aún faltan por cribar. El equipo, desde luego, no parará, y planea seguir recopilando datos hasta el año 2028, rumbo a los 1.000 días de observación pura. Los investigadores creen que si la enigmática colisión LZ230616 fue de verdad el choque fantasmal de un WIMP cruzando la Tierra, por fuerza tendrán que aparecer otros compañeros muy pronto. Lo cual pondría fin a una de las ‘cacerías’ más largas y difíciles de la física moderna. Como siempre, solo cabe esperar.  

A simple vista, el Universo parece estar hecho de estrellas, planetas, nubes de gas y, por supuesto, nosotros mismos. Pero todo eso, toda la materia ‘ordinaria’ que emite o absorbe luz, apenas representa el 5 por ciento de la masa total del cosmos. El otro … enorme y aplastante 95 por ciento es un ‘fantasma’ del que sabemos poco y nada. Lo llamamos, acertadamente, ‘Universo oscuro’, y agrupa dos entidades muy distintas: la ‘materia oscura’, diferente a todo lo que conocemos pero cinco veces más abundante que la materia ‘normal’; y la ‘Energía oscura’ la extraña y poderosa fuerza que obliga a que el Universo entero se expanda cada vez más deprisa. Según los cálculos, y frente a nuestro exiguo 5%, la materia oscura supone cerca del 27% de la masa total del Universo. El 68% restante es energía oscura.

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