Los científicos están a punto de comprender de qué está hecha la mayor parte del universo
La mayor parte del universo está compuesta por materia oscura y energía oscura. Sin embargo, eso no es todo. Ahora, los científicos tienen una idea de qué compone las partes restantes que faltan.
Los científicos están cerca de descubrir de qué está hecho realmente el universo. La materia oscura y la energía oscura constituyen el 95 % del universo; solo el 5 % es "materia ordinaria", que es lo que podemos ver.
Entendiendo el Universo
El Dr. Rupak Mahapatra, físico experimental de partículas de la Universidad Texas A&M, diseña detectores semiconductores altamente avanzados con sensores cuánticos criogénicos. Mahapatra compara nuestra comprensión del universo con una antigua parábola: "Es como intentar describir un elefante tocando solo su cola. Percibimos algo masivo y complejo, pero solo captamos una pequeña parte de ello".
La materia oscura y la energía oscura reciben sus nombres debido a que se desconoce su composición. La materia oscura constituye la masa de las galaxias y los cúmulos de galaxias, y configura su estructura a gran escala. La energía oscura es la fuerza que impulsa la expansión acelerada del universo. En esencia, la materia oscura mantiene unidos los elementos, mientras que la energía oscura los separa.
Ni la materia oscura ni la energía oscura emiten, absorben ni reflejan luz, lo que imposibilita su observación directa. La energía oscura predomina sobre la materia oscura en el universo. La energía oscura constituye el 68 % del contenido energético total del universo, mientras que la materia oscura solo representa el 27 %.
La obra de Mahapatra
El grupo con Mahapatra está construyendo detectores tan sensibles que pueden captar señales de partículas que rara vez interactúan con la materia ordinaria y podrían revelar la naturaleza de la materia oscura. Sin embargo, "el desafío radica en que la materia oscura interactúa tan débilmente que necesitamos detectores capaces de detectar eventos que podrían ocurrir una vez al año, o incluso una vez cada década", explica Mahapatra.
El trabajo de Mahapatra se basa en una larga trayectoria de superación de los límites de detección con búsquedas de vanguardia a nivel mundial, gracias a su participación en el experimento SuperCDMS durante los últimos 25 años. En un artículo emblemático de 2014 publicado en Physical Review Letters, Mahapatra y sus colaboradores introdujeron la detección de ionización calorimétrica asistida por voltaje en el experimento SuperCDMS.
Este avance permitió a los investigadores probar las WIMP de baja masa, las principales candidatas a materia oscura. Las WIMP son partículas masivas de interacción débil. Esta técnica mejoró drásticamente la sensibilidad para partículas que antes estaban fuera del alcance.
En 2022, Mahapatra fue coautor de un estudio que explora estrategias de detección complementarias: detección directa, detección indirecta y búsqueda de un WIMP mediante colisionadores. Esto subraya el enfoque global y multifacético para resolver el enigma de la materia oscura. Mahapatra explica: "Ningún experimento por sí solo nos dará todas las respuestas. Necesitamos sinergia entre diferentes métodos para reconstruir el panorama completo". Comprender la materia oscura no es solo un ejercicio académico, es clave para descifrar las leyes fundamentales de la naturaleza. Mahapatra afirma: "Si logramos detectar la materia oscura, abriremos un nuevo capítulo en la física. La búsqueda requiere tecnologías de detección extremadamente sensibles y podría conducir a tecnologías que hoy ni siquiera podemos imaginar".