Inventan un dispositivo para detectar materia oscura

Un equipo de investigadores de la Universidad de Zaragoza (UNIZAR) y el Instituto de Astrofísica Espacial (IAS, en Francia) han desarrollado un “bolómetro de centelleo” , un dispositivo que los científicos emplean en su esfuerzo por detectar la materia oscura del universo, y que ha sido probado en el Laboratorio Subterráneo de Canfranc en Huesca, España.

“Uno de los mayores retos de la física de hoy es descubrir la verdadera naturaleza de la materia oscura, que no puede observarse directamente a pesar de que parece que forma una cuarta parte de la materia del Universo. Así que tenemos que tratar de detectarlo utilizando prototipos como el que hemos desarrollado”, dice Eduardo García Abancéns, investigador del Laboratorio de la UNIZAR de Física Nuclear y Astropartículas. Abancéns es uno de los científicos que trabajan en el proyecto Rosebud (un acrónimo de Rare Objects SEarch with Bolometers UndergrounD), una iniciativa internacional de colaboración entre el Instituto de Astrofísica Espacial (CNRS-Universidad de París Sur, en Francia) y la Universidad de Zaragoza, que se centra en la caza de la materia oscura en la Vía Láctea.

Los científicos han estado trabajando durante los últimos diez años en esta misión en el Laboratorio Subterráneo de Canfranc, en Huesca, donde han desarrollado diversos detectores criogénicos (que funcionan a temperaturas cercanas al cero absoluto: -273,15 °C). El último es un “bolómetro de centelleo”, un dispositivo de unos 46 gramos que, en este caso, contiene un cristal “centelleador”, compuesto de bismuto, germanio y oxígeno (BGO: Bi4Ge3O12), que actúa como un detector de materia oscura.

“Esta técnica de detección se basa en la medición simultánea de la luz y el calor producido por la interacción entre el detector y la hipotética WIMP (partículas masivas de interacción débil) que, según diversos modelos teóricos, puede explicar la existencia de materia oscura”, explica García Abancéns.

El investigador explica que el método se basa en la diferencia en el centelleo de las diversas partículas, que permite distinguir entre las señales que producen las WIMPs y otras producidas por la radiación de fondo (como las partículas alfa, partículas beta o gamma).

Con el fin de medir la minúscula cantidad de calor producida, el detector debe ser enfriado a temperaturas cercanas al cero absoluto, y se aloja en una instalación criogénica reforzada con plomo y ladrillos de polietileno y protegida de la radiación cósmica bajo el monte Tobazo, en el laboratorio subterráneo de Canfranc.

El bolómetro se encuentra actualmente en el Centro de la Universidad de Orsay, en Francia, donde el equipo está trabajando para optimizar la captación de luz del dispositivo, y la realización de ensayos con otros cristales de BGO.

Este estudio, publicado recientemente en la revista Materiales ópticos, es parte del proyecto EURECA Europeo (European Underground Rare Event Calorimeter Array). Esta iniciativa, en el que 16 instituciones europeas que participan (entre ellas la Universidad de Zaragoza y el SAI), pretende construir un detector criogénico tonelada y utilizarlo en la próxima década a la caza de la materia oscura del Universo.

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