COUPP-60, a la caza de materia oscura

Un nuevo experimento arranca estos días su andadura con el objetivo de  captar signos de la existencia de partículas de la denominada materia oscura. El COUPP-60 (siglas de Chicagoland Observatory for Underground Particle Physics, el 60 debido a que esta versión del experimento contiene 60 kg de CF3I), cuya propuesta inicial data de hace unos 4 años, pretende detectar materia oscura en la forma de los denominados WIMPs (siglas en inglés de partículas masivas de baja interacción).

La detección de una partícula de materia oscura se evidenciará por la formación de pequeñas burbujas en el seno de un líquido, mezcla de agua purificada y trifluoroiodometano, contenidas en una especie de jarra a una temperatura y presión ligeramente superior a las de su punto de ebullición. En todo caso, se trata de sucesos muy raros, por lo que se habla de entre uno y dos al año.

Otras partículas podrían producir también burbujas, como los neutrones, mucho más abundantes y de gran poder de interacción. Sin embargo, la detección de un neutrón quedaria registrada por una traza de multiples burbujas, mientras que en el caso de WIMPs se habla de burbujas individuales.

En astrofísica, se denomina materia oscura a la hipotética materia actualmente indetectable cuya existencia parece deducirse a partir de los efectos gravitacionales que causa en la materia visible (estrellas o galaxias), así como en las anisotropías del fondo cósmico de microondas. Según las estimaciones actuales, la materia oscura constituye del orden del 21% de la masa del Universo observable. Otro componente misterioso, la denominada energía oscura, daría cuenta del 70%, dejando solamente menos de un 10% para la materia que actualmente vemos.

La composición de la materia oscura se desconoce, pero puede incluir neutrinos ordinarios y pesados, partículas elementales postuladas como los WIMPs y los axiones, incluso cuerpos astronómicos como las estrellas enanas y los planetas gigantes (colectivamente llamados MACHOs, o massive compact halo objects), y las nubes de gases no luminosos. Las pruebas actuales favorecen los modelos en que el componente primario de la materia oscura son las nuevas partículas elementales llamadas colectivamente materia oscura no bariónica.

Ya en las primeras pruebas de funcionamiento del COUPP-60 se detectaron algunas eventos de burbujas, que los científicos están analizando por si se tratasen de eventos genuinos de detección de materia oscura.

El COUPP-60 ha sido financiado por la Oficina de Ciencia del Departamento de Energía de Estados Unidos, y su ensamblaje e instalación ha estado a cargo del Fermilab.

Ver:

• New dark matter detector begins search for invisible particles, Press Room, 13-07, May 2, 2013.