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CRESST parece haber detectado WIMPs

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CRESST parece haber detectado WIMPs

Área: Física — Jueves, 8 de Septiembre de 2011
Datos del experimento CRESST apuntan hacia la existencia de WIMPs, pero son incompatibles con los resultados de otros experimentos similares.
Foto
El detector de CRESST. Fuente: LNGS/INFN.
Los científicos del experimento CRESST (Cryogenic Rare Event Search with Superconducting Thermometers, o búsqueda criogénica de eventos raros con termómetros superconductores) han anunciado resultados que pueden interpretarse como señales dejadas por partículas de materia oscura.
Estas señales parecen confirmar, hasta cierto punto, las detectadas por otros experimentos similares, aunque los expertos del campo no se ponen de acuerdo entre sí sobre si las distintas señales coinciden o no. Según algunos de ellos esta falta de consenso podría deberse a que no se entiende bien el funcionamiento de estos detectores.
Se ha propuesto que la materia oscura podría estar constituida por partículas que interaccionan débilmente con el resto y que casi sólo se dejen notar por su influencia gravitatoria. Se les ha denominado WIMPs. Esta materia oscura constituiría el 80% de la masa del Universo. 
Para poder poner de manifiesto estas partículas, diversos grupos de investigación han dispuesto detectores especiales a gran profundidad para así evitar los rayos cósmicos en la medida de lo posible. Así en Gran Sasso (Italia), bajo kilómetros roca, hay varios experimentos instalados, en concreto DAMA, XENON y CRESST.
Durante los últimos años el equipo de DAMA ha reclamado haber detectado estas partículas. El año pasado los investigadores del experimento CoGeNT, situado en la mina Soudan en Minnesota (EEUU), también informaron de la detección de posibles WIMPs. En esa misma mina también se encuentra el experimento CDMS. Sin embargo, tanto con CDMS como con XENON no se han detectado señales de esas partículas.
Según los resultados obtenidos por CRESST, las WIMPs tendrían una masa estimada entre 10 y 20 GeV. Los resultados de DAMA y CoGeNT sugieren masas entre 7 y 20 GeV. Previamente se había estimado que la masa estaría entre 10 y 1000 GeV, así que las masas medidas estarían por debajo de lo esperado.
Algunos de estos detectores se basan en la idea de que una WIMP puede chocar contra un núcleo atómico y hacer que éste se desplace y emita un destello luminoso. CRESST usa tres tipos de núcleos: calcio, wolframio y oxígeno en forma de cristales de wolframato de calcio. Como cada uno de estos núcleos tiene diferente masa pueden estudiarse las colisiones con WIMPs de tres modos distintos e inferir mejor la masa de dichas partículas.
Desde junio de 2009 hasta abril de 2011 se han registrado en CRESST 67 eventos compatibles con las WIMPs usando unos pocos kilogramos de wolframato de calcio. Estos sucesos, según los investigadores implicados, no se explicarían como un fenómeno debido al ruido de fondo.
Lo malo es que las señales registradas corresponden a las características de posibles WIMPs que ya habían sido descartadas por los experimentos XENON y CDMS. Esto hace muy difícil reconciliar los distintos resultados obtenidos por los diversos experimentos. Según Jodi Cooley, que trabaja en el CDMS, o bien las WIMPs se comportan de una manera muy extraña que no se comprende o el ruido de fondo está enmascarando los resultados de CRESST. Aunque no todos están de acuerdo en este punto y algunos expertos creen que los distintos resultados se podrán reconciliar si se tiene en cuenta los distintos equipamientos usados.
El resultado de CRESST podría también sumarse a los resultados del satélite Fermi que sugerían más antimateria de la esperada procedente del espacio exterior. Los positrones detectados, tanto por este observatorio como anteriormente por Pamela, podrían proceder de la aniquilación de partículas de materia oscura. Aunque los 200 GeV de masa sugeridos para este caso tampoco parecen muy cercanos a lo sugerido por CRESST (ni tampoco a lo sugerido por DAMA). Sin embargo, los nuevos resultados de Fermi no muestran una energía de corte a la masa de la WIMP correspondiente, así que descartan casi por completo este punto.
Recordemos que los sistemas como CRESST se han diseñado para que sean muy sensibles y otro tipo de eventos distintos a las colisiones con WIMPs pueden dar falsos positivos, como los inducidos por la radiactividad natural de las rocas que rodean los equipos de medición. En todo caso, hay que hacer más experimentos que estudien el fenómeno, pues los resultados no son concluyentes y la estadística es bastante pobre.
En resumidas cuentas, de los varios experimentos dedicados a la detección directa o indirecta de WIMPSs de materia oscura, varios niegan su existencia y los que la afirman dan características para dichas partículas incompatibles entre sí.
Algo que tampoco se menciona en este tipo de investigaciones es la supuesta abundancia de WIMPs. Incluso si se demuestra su existencia no está claro que se pueda demostrar que den cuenta del 80% de la masa del Universo. Puede que las dificultades en su detección de deban a su escasez más que su debilidad a la hora de interaccionar. Si así fuera no darían cuenta de la materia oscura.
Algunos expertos especulan con que todos estos eventos que se detectan no se deban a las WIMPs y que en su lugar quizás se estén viendo los picos más altos de una extraordinaria nueva física. Eso sí sería realmente excitante.
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Thalia