La mayor parte de lo que existe en el Universo es totalmente invisible para nosotros. Lo poco que conocemos, en efecto, apenas incluye un escueto 5% del total de las cosas que hay «ahí fuera». El resto está desaparecido, es invisible y resulta indetectable incluso para nuestros instrumentos más poderosos. Solo conocemos su existencia a través de los efectos que su gravedad ejerce sobre la pequeña fracción de materia que sí podemos ver.
Los investigadores se refieren a ese 95% desconocido como el «sector oscuro», hipotéticamente hecho de partículas energéticas y masivas que deben por fuerza estar en alguna parte, pero que no podemos detectar ya que no interaccionan con la materia ordinaria ni emiten luz u otra radiación.
Desde hace años, numerosos experimentos han tratado de desvelar la esquiva naturaleza de esas partículas. Y ahora, dos experimentos contradictorios acaban de llegar a las revistas científicas. Uno de ellos no encontró nada, pero el otro ha detectado una extraña anomalía que podría ser la pista que los físicos andaban buscando.
Los dos trabajos, uno llevado a cabo por investigadores del MIT (Instituto de Tecnología de Massachussets) y el otro por un equipo de la universidad danesa de Aarhus, acaban de publicarse en Physical Review Letters, aquí y aquí.
Entre los varios candidatos a materia oscura destacan los bosones oscuros. En la materia «normal», los bosones son las partículas que transportan las unidades mínimas de las distintas fuerzas de la naturaleza. Los fotones, que transportan la luz, o los gluones, que mantienen unidos los núcleos atómicos, son solo dos ejemplos. Pero un bosón oscuro se comportaría de un modo completamente diferente, ya que prácticamente no afectarían a su entorno inmediato. La materia oscura, en efecto, sólo interactúa con la materia ordinaria a través de la gravedad.
Sin embargo, si esos bosones oscuros existieran realmente, su energía colectiva podría dar cuenta de toda la materia oscura del Universo, la masa que nos falta y que proporciona la gravedad necesaria para que las estrellas se mantengan unidas en galaxias y las galaxias se muevan como vemos que lo hacen.
Lamentablemente, esos bosones son realmente difíciles de detectar, tanto como un murmullo en medio de una gran tormenta. Para los físicos, sin embargo, ese leve murmullo podría ser detectable, siempre y cuando se lleve a cabo el experimento adecuado.
Los dos nuevos estudios se centraron en la búsqueda de sutiles diferencias en la posición de un único electrón cuando saltaba de un nivel de energía a otro. Si el electrón se balanceaba, eso podría ser la señal que revelara el «empujón» de un fotón oscuro. En teoría, ese bosón vendría de una interacción entre el propio electrón en órbita y los quarks que forman los neutrones del núcleo del átomo.
Para localizarlo, el equipo del MIT utilizó un puñado de isótopos de iterbio, mientras que los físicos daneses prefirieron utilizar calcio. Ambos experimentos alinearon sus datos en una clase de diagrama específico para medir este tipo de movimientos en isótopos. En el experimento con calcio todo sucedió de forma «normal», pero el gráfico del iterbio mostró una desviación estadísticamente significativa en el gráfico.
Por supuesto, por sí solo esto no implica un descubrimiento. Un bosón oscuro podría explicar los números, pero también podría hacerlo la más leve diferencia en el modo de llevar a cabo los cálculos, un tipo de desviación denominada «desplazamiento de campo cuadrático».
¿Por qué un experimento no encontró nada y el otro mostró esa extraña desviación en los gráficos? La pregunta, por ahora, no tiene una respuesta clara y se necesitan muchos más datos para resolver la cuestión. La tarea, como saben muy bien los investigadores, es enorme, pero todo esfuerzo es poco y toda pista, por pequeña que sea, es algo en lo que merece la pena seguir trabajando.
Anteriores estudios ya habían apuntado a la posibilidad de que los bosones oscuros fueran, en realidad, los portadores de una quinta fuerza de la Naturaleza desconocida hasta ahora. Una que vendría a sumarse al electromagnetismo, la gravedad y las dos fuerzas nucleares, fuerte y débil. Por ahora nadie sabe a ciencia cierta si eso es así.
Lo único que se puede hacer, por lo tanto, es agarrarse con uñas y dientes a la anomalía detectada y esperar que al final nos lleve hacia el objetivo, desentrañar de una vez por todas la naturaleza de ese «otro tipo de materia» que llena el Universo.