Un investigador do IGFAE participa nun experimento clave na busca da materia escura

A materia escura, que podería constituír case unha terceira parte do Universo, segue sen ser detectada directamente, pero un novo experimento con participación da Universidade de Santiago acaba de estreitar o cerco sobre unha das súas posibles partículas: os axións.

Gonzalo Alonso-Álvarez, investigador Ramón y Cajal no Instituto Galego de Física de Altas Enerxías (IGFAE) participou nun experimento no cal se utilizaron ións de europio-153 embebidos nun cristal de silicato de itrio, arrefriado a -268 °C. Segundo explica o investigador, “o europio-153 ten un núcleo cunha forma especial que o fai particularmente sensible á perturbación que produciría un campo de axións”.

Mediante espectroscopía de precisión, os investigadores monitorizaron os niveis de enerxía dos espíns nucleares do europio, buscando ese sinal característico que deixaría a materia escura. A análise estatística foi deseñada para aproveitar as propiedades específicas dese sinal — oscilante e coherente, con características determinadas pola física do campo galáctico de axións — o que permite distinguila do ruído aleatorio do experimento.

Sen sinais de materia escura, pero con novos avances científicos

Este experimento non atopou ningún sinal de materia escura. Pero, como advirte Gonzalo Alonso, “iso é un resultado en si mesmo: os datos permiten establecer un dos límites de laboratorio máis estritos ata a data sobre como poden interactuar os axións cos quarks e gluóns do núcleo atómico, nun rango de masas que abarca oito ordes de magnitude”. Engade que “estes límites son ademais complementarios aos que impoñen observacións astrofísicas de estrelas e supernovas”.

Do mesmo xeito, o equipo destaca que “este enfoque, baseado en técnicas de óptica cuántica e espectroscopía de precisión, abre unha vía complementaria aos grandes detectores subterráneos e aos aceleradores de partículas”. Prevense melloras neste aparello e nos métodos de detección, o cal permite anticipar que a sensibilidade do experimento seguirá crecendo no futuro.

A contribución do investigador do IGFAE ao artigo publicado

Os resultados publicáronse recentemente na destacada revista Physical Review Letters. Alén de Alonso-Álvarez, o artigo está asinado por Mingyu Fan, Bassam Nima, Aleksandar Radak e Amar Vutha, da Universidade de Toronto, onde o investigador do IGFAE traballou antes da súa chegada a Santiago. Neste artigo, a súa contribución centrouse no deseño da análise estatística dos datos: concretamente, en como ter en conta as propiedades do campo galáctico de axións para identificar o sinal esperado e distinguilo do ruído experimental.

Na actualidade, Gonzalo Alonso-Álvarez, desenvolverá no IGFAE unha liña de investigación centrada en desenvolver e probar modelos de materia escura, combinando o desenvolvemento teórico coa conexión directa a experimentos e observacións astrofísicas que permitan detectar estas partículas.