{"id":18340,"date":"2025-01-25T19:56:53","date_gmt":"2025-01-25T18:56:53","guid":{"rendered":"http:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/?p=18340"},"modified":"2025-01-25T19:56:43","modified_gmt":"2025-01-25T18:56:43","slug":"los-del-lhc-quieren-encontrar-particulas-de-la-materia-oscura-4","status":"publish","type":"post","link":"http:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/2025\/01\/25\/los-del-lhc-quieren-encontrar-particulas-de-la-materia-oscura-4\/","title":{"rendered":"Los del LHC quieren encontrar part\u00edculas de la “Materia Oscura”"},"content":{"rendered":"
\"La<\/div>\n

\"Mujer<\/p>\n

\"Los<\/p>\n

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Hace unos d\u00edas, cerca de Cessy<\/strong> (Francia), una mujer paseaba con su perro ajena a lo que se coc\u00eda bajo sus pies. Era un entorno id\u00edlico. Campos verdes con nieve en las umbr\u00edas, granjas de vacas y los Alpes recortados en el horizonte. Mientras, a 100 metros bajo tierra, cientos de operarios, ingenieros y f\u00edsicos hac\u00edan los \u00faltimos ajustes para encender la mayor m\u00e1quina del mundo, capaz de reproducir lo que pas\u00f3 en el\u00a0universo<\/a>\u00a0poco despu\u00e9s del Big Bang<\/a>.<\/p>\n

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\u00a0 \u00a0 \u00a0Vista lateral del experimento CMS, uno de los mayores del CERN<\/strong><\/p>\n

El Gran Colisionador de Hadrones<\/a>, o LHC, en la frontera entre Francia y Suiza, intenta localizar part\u00edculas de la “materia oscura<\/a>”.\u00a0Entre sus muchos logros a\u00fan est\u00e1 en la memoria de todos el famoso Bos\u00f3n que seg\u00fan nos dicen da masa a las part\u00edculas.<\/em>\u00a0En esa ocasi\u00f3n ya se consigui\u00f3 todo un r\u00e9cord mundial\u00a0con el descubrimiento del bos\u00f3n<\/a> de Higgs<\/a><\/a>. Lo que deparar\u00e1 esta segunda etapa, que durar\u00e1 hasta 2018, no lo sabe nadie. Tras un tiempo de reparaci\u00f3n y acondicionamiento el acelerador se puso a funcionar al doble de potencia y cruzar\u00e1 una frontera de la f\u00edsica nunca antes traspasada. \u00a1Veremos que nos encontramos! Incluso podr\u00eda ser alguna sorepresa \u00bfdesagradable? Bueno, si las cosas se hacen bien, no tiene por que producirse ning\u00fan acontecimiento negativo (aunque hace unos d\u00edas el LHC “fue atacado” y se paralizaron los trabajos, \u00a1una ardilla tuvo la osad\u00eda de introducirse en la m\u00e1quina!<\/p>\n

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\"Imagen<\/p>\n

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El\u00a0Large Hadron Collider<\/strong> (LHC) hace unos a\u00f1os nos sorprend\u00eda con la confirmaci\u00f3n de la existencia del bos\u00f3n<\/a> de Higgs<\/a><\/a>, Despu\u00e9s de aquello volvi\u00f3 a tener una parada para revisiones hasta que de nuevo, los protones<\/a> volvieron a circular por este t\u00fanel de 27 kil\u00f3metros de longitud, preparados para ofrecernos nuevos hallazgos cient\u00edficos. Bueno, eso dicen los del LHC que se empe\u00f1an en buscar part\u00edculas de materia oscura<\/a> que llaman WIMPs<\/strong>, cuando no se sabe ni si la “materia oscura<\/a>”<\/strong> existe en realidad. Es toda una paradoja el que una maquinaria tan enormemente grande que dispone de tan descomunal energ\u00eda, se disponga a realizar experimentos en busca de la “nada”, ya que, lo cierto es que no saben ni si encontraran alguna cosa.<\/p>\n

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\"\"\"Las<\/p>\n

\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 Nuevos detectores nos dar\u00e1n mucha m\u00e1s informaci\u00f3n<\/strong><\/p>\n

El \u00faltimo par\u00f3n ha servido para que los ingenieros a cargo del CERN hayan realizado\u00a0importantes mejoras en esta estructura<\/strong>, y la nueva puesta en funcionamiento con el doble de la energ\u00eda de lo que lo hab\u00eda hecho en el pasado ciclo de experimentos, seguramente, dar\u00e1 alguna sorpresa. A m\u00ed me gustar\u00eda que los resultados nos dijeran si existe algo m\u00e1s all\u00e1 de los Quarks.<\/p>\n

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\"Primeras<\/p>\n

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Los protones<\/a> son inyectados en ese particular circuito, al principio a una energ\u00eda relativamente peque\u00f1a, pero poco a poco la van aumentando hasta alcanzar los\u00a013 teraelectronvoltios (TeV)<\/strong>. Al incrementar el n\u00famero de protones<\/a> aumentar\u00e1 el n\u00famero de colisiones y la temperatura, y a finales de Abril de 2.016 se alcanz\u00f3 su pico de energ\u00eda de las part\u00edculas que circulen en el interior del LHC. Ahora a esperar resultados. Son muchos los datos que han quedado para su an\u00e1lisis.<\/p>\n

El descubrimiento del bos\u00f3n<\/a> de Higgs<\/a> fue crucial para “completar” la formulaci\u00f3n del modelo est\u00e1ndar de la f\u00edsica de part\u00edculas, pero dicha teor\u00eda est\u00e1 a\u00fan incompleta, y otra teor\u00eda llamada\u00a0supersimetr\u00eda<\/a><\/strong>\u00a0sugiere que hay una part\u00edcula a\u00fan no descubierta que acompa\u00f1a a cada una de las existentes en el modelo est\u00e1ndar. Estas son algunas de las part\u00edculas que los cient\u00edficos esperan detectar en la nueva ronda de experimentos, y sobre todas ellas destaca la\u00a0“part\u00edcula de materia oscura<\/a>”<\/strong>, que\u00a0seg\u00fan los f\u00edsicos<\/a>\u00a0constituye el 26% del universo.<\/p>\n

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“El experimento Cosine-100, instalado a 700 metros debajo del suelo en Corea del Sur, cuenta con participaci\u00f3n brasile\u00f1a. Los primeros datos recabados se dieron a conocer en un art\u00edculo publicado en Nature<\/i>\u00a0(imagen: cristales de yoduro de sodio dopados con talio que componen la estructura del nuevo detector de materia oscura<\/a>.”<\/i><\/strong><\/p>\n

“El experimento italiano DAMA (Dark Matter) para la b\u00fasqueda directa de la materia oscura<\/a> ha observado con 8,9 sigma<\/a>s una modulaci\u00f3n anual con un m\u00e1ximo entre mayo y junio, consistente con lo esperado para una se\u00f1al de la materia oscura<\/a>. El experimento ha acumulado datos durante 13 a\u00f1os de operaci\u00f3n, primero DAMA\/NaI entre 1995 y 2002, y luego DAMA\/LIBRA entre 2003 y 2010. La amplitud de la modulaci\u00f3n en la energ\u00eda de retroceso de las mol\u00e9culas de yoduro de sodio (dopado con talio) NaI(Tl) se puede interpretar como la colisi\u00f3n de una part\u00edcula WIMP de materia oscura<\/a> de unos 10 GeV de masa que colisione con los n\u00facleos de sodio, o con una de unos 80 GeV que colisione con los n\u00facleos de yodo. Los datos de otros experimentos, como CoGeNT descartan una WIMP con 80 GeV de masa, luego todo apunta a una part\u00edcula WIMP de unos 10 GeV. El problema es que los resultados de DAMA est\u00e1n en contradicci\u00f3n con los resultados de otros experimentos (como CDMS o XENON100). Se han propuesto explicaciones de la modulaci\u00f3n sin materia oscura<\/a>, pero ninguna ha sido confirmada. Nos lo cuentan Katherine Freese, Mariangela Lisanti, Christopher Savage, \u00abAnnual Modulation of Dark Matter: A Review,\u00bb To appear in Review of Modern Physics,\u00a0arXiv:1209.3339<\/a>, Subm. 14 Sep 2012.”<\/p>\n

Fuente: Ciencia de la Mula Francis<\/strong><\/p>\n

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\"Los<\/p>\n

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Datos de mayo de 2004. La zona verde representa el resultado del experimento DAMA, en comparaci\u00f3n con los l\u00edmites de precisi\u00f3n de los experimentos CDMS y EDELWEISS. Desde entonces, as mejoras en los resultados han sido significativas.<\/p>\n

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\"\"<\/p>\n

“El CDMS (Cryogenic Dark Matter Search<\/em>), situado en la mina Soudan (Minnesota<\/a>,\u00a0Estados Unidos<\/a>), utiliza una t\u00e9cnica basada en el almacenamiento de cristales de\u00a0germanio<\/a>\u00a0y\u00a0silicio<\/a>\u00a0a una temperatura muy fr\u00eda. Los cristales, que tienen un tama\u00f1o similar al de un disco de\u00a0hockey<\/a>, son enfriados a la temperatura de 50\u00a0milikelvin<\/a>\u00a0(0,05 K). Esta temperatura tan cercana al\u00a0cero absoluto<\/a>\u00a0hace que los \u00e1tomos del cristal vibren muy lentamente, por lo que, si cualquier WIMP impactara contra un \u00e1tomo del cristal, se producir\u00eda una onda de sonido, pues el \u00e1tomo que recibe el impacto desplaza en su vibraci\u00f3n a los \u00e1tomos de su alrededor, tarea de la que se encarga una capa de metal (aluminio<\/a>\u00a0y\u00a0tungsteno<\/a>). Este tungsteno se encuentra a una temperatura cr\u00edtica, por lo que ejerce de\u00a0superconductor<\/a>, y las vibraciones que se generan en el cristal calientan la capa de metal, que se detecta a trav\u00e9s del cambio en la resistencia del mismo.”<\/p>\n

S\u00ed los WIMPS han sido buscados por muchos y de muchas maneras pero, sin encontrarlos hasta el momento, y, en ello, est\u00e1 empe\u00f1ado el LHC que cuenta con m\u00e1s potencia que otros experimentos.<\/p>\n

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Si los\u00a0WIMPs<\/em>, finalmente resultan ser las part\u00edculas responsables de la “materia oscura<\/a>” no bari\u00f3nica ( si es que realmente existen), deber\u00edan tener propiedades muy concretas al hacer “imposible” o “dif\u00edcil” que no podamos verlos a pesar de que conforma una gran parte de la masa del Universo, no interacciona mediante la fuerza electromagn\u00e9tica<\/a>, lo que nos lleva a pensar que son neutras y, sin embargo, s\u00ed parece que emitan fuerza gravitatoria… \u00a1Es todo tan raro!<\/strong><\/p>\n

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\"Dibujo20150417<\/p>\n

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En f\u00edsica, el consenso cient\u00edfico es que la materia oscura<\/a> existe con una certeza del 100% (Bueno, yo no entro en ese 100 x 100 y soy muy esc\u00e9ptico en cuanto a la existencia de esa materia oscura<\/a> a la que se agarran los cosm\u00f3logos como el ahogado a un clavo ardiendo, ya que, de otra manera no sabr\u00edan explicar por qu\u00e9 las galaxias se alejan unas de otras a tanta velocidad y lo mismo las estrellas en las galaxias, y, la explicaci\u00f3n m\u00e1s f\u00e1cil para ellos… \u00a1la materia oscura<\/a>!. Sabemos que interacciona muy poco con la materia ordinaria, por ello detectarla es extremadamente dif\u00edcil, pero la est\u00e1n buscando con ah\u00ednco y tes\u00f3n en un rango de 90 \u00f3rdenes de magnitud. Has le\u00eddo bien, buscamos una part\u00edcula con una masa entre los yocto-gramos y los yotta-gramos. La han descartado en muchos lugares, pero hay muchos otros en los que a\u00fan podr\u00eda esconderse.<\/p>\n

Uno de los grandes objetivos del LHC Run 2 es buscar una part\u00edcula candidata a la materia oscura<\/a> si es que hay alguna que est\u00e9 a su alcance. No sabemos si est\u00e1 a su alcance. Pero no perdemos la esperanza de que la encuentre. (Dicen algunos f\u00edsicos del LHC).<\/p>\n

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\"Dibujo20150417<\/p>\n

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“La materia oscura<\/a> es un corp\u00fasculo (si es macrosc\u00f3pico) o una part\u00edcula (si es microsc\u00f3pica) neutro (para la carga el\u00e9ctrica y para la carga de color), que tiene una vida media muy larga y que interacciona d\u00e9bilmente con la materia ordinaria, quiz\u00e1s s\u00f3lo gracias al bos\u00f3n<\/a> de Higgs<\/a>. Uno de los objetivos del LHC Run 2 es explorar la b\u00fasqueda de una part\u00edcula de materia oscura<\/a> en un peque\u00f1o rango de energ\u00edas (la escala d\u00e9bil entre cientos y miles de GeV). Nos gusta creer que hay muchas razones f\u00edsicas por las cuales deber\u00eda esconderse en dicha escala. Pero la Naturaleza es sutil, aunque no perversa. Igual que el borracho que ha perdido sus llaves al entrar en casa de noche las busca debajo de la farola, donde hay luz, aunque est\u00e9 a unos metros de distancia, buscamos la part\u00edcula donde podemos hacerlo. Y nuestra esperanza es encontrarla, pero si no la encontramos all\u00ed, como somos tercos, seguiremos busc\u00e1ndola.”<\/p>\n

 <\/p>\n

\"Todo<\/p>\n

Nos dicen:<\/strong><\/p>\n