Crean un detector que podría ser capaz de captar materia oscura por primera vez
Científicos de la Universidad de Zúrich lograron explorar un rango inédito de masas de partículas de materia oscura gracias a un detector de nueva generación, abriendo una ventana hacia uno de los enigmas más profundos del cosmos.
Alrededor del 80 % de la masa del universo está compuesta por materia oscura. Sin embargo, su verdadera naturaleza sigue siendo un misterio: no se sabe de qué partículas está formada ni cómo interactúan entre sí.
Una de las estrategias actuales consiste en buscar fotones —partículas de luz— que podrían generarse cuando la materia oscura colisiona con la materia ordinaria que conocemos. Detectar esos destellos efímeros podría ser la clave para confirmar la existencia de estas partículas esquivas.
Hasta ahora, los intentos de detección se han centrado en partículas con masas comparables a las de los electrones u otras partículas elementales conocidas. El problema surge cuando las hipotéticas partículas son más ligeras que un electrón: los detectores tradicionales, basados en xenón líquido, no tienen la sensibilidad suficiente para registrarlas. El hecho de que ningún experimento haya logrado detectar materia oscura no es un fracaso total, sino una pista valiosa: significa que las partículas no existen en el rango de masa e interacción que ya se ha descartado.
Una apuesta por lo ultraligero
Un equipo internacional liderado por Laura Baudis, Titus Neupert, Björn Penning y Andreas Schilling, del Departamento de Física de la Universidad de Zúrich (UZH), dio un paso decisivo. Mediante un detector superconductor de fotones individuales (SNSPD, por sus siglas en inglés), optimizado para este propósito, pudieron explorar un rango de masas inferior a un megaelectronvoltio (MeV).
“Es la primera vez que logramos buscar partículas de materia oscura en un rango tan bajo de masa, algo posible gracias a una nueva tecnología de detección”, explicó Baudis, autora principal del trabajo.
Cómo funciona el nuevo detector
En 2022, los investigadores habían probado el primer SNSPD capaz de registrar fotones de muy baja energía. Su principio de funcionamiento es simple pero revolucionario: cuando un fotón impacta sobre el nanohilo superconductor, este se calienta levemente y pierde instantáneamente su superconductividad, transformándose en un conductor normal por una fracción de segundo. Ese cambio genera un aumento en la resistencia eléctrica que puede medirse con precisión.
Para el experimento más reciente, los físicos de la UZH modificaron el diseño del detector. Sustituyeron los nanohilos por microhilos superconductores, lo que incrementó el área de detección, y le dieron una geometría plana y delgada, muy sensible a variaciones direccionales. Esto es crucial porque la Tierra se mueve a través de un supuesto “viento” de partículas de materia oscura, cuya dirección cambia con el tiempo. Un dispositivo que pueda percibir esas variaciones ayuda a distinguir señales auténticas de posibles interferencias.
Próximos pasos en la búsqueda
Los investigadores confían en que las futuras mejoras del SNSPD permitan detectar partículas aún más ligeras que las ya exploradas. Además, planean instalar el sistema en laboratorios subterráneos, donde estará mejor protegido de la radiación cósmica y ambiental que podría generar falsos positivos.
A medida que se avanza por debajo de la escala de masa del electrón, los modelos teóricos para describir la materia oscura enfrentan restricciones astrofísicas y cosmológicas cada vez más severas. Sin embargo, este nuevo detector abre una vía inédita para poner a prueba esas teorías y acercarse, quizá, al descubrimiento más esperado de la física moderna.
Referencia de la noticia
Laura Baudis et al. First Sub-MeV Dark Matter Search with the QROCODILE Experiment Using Superconducting Nanowire Single-Photon Detectors, Physical Review Letters, 20 August 2025. DOI: https://doi.org/10.1103/4hb6-f6jl