El experimento de materia oscura en DESY avanza

Actualizado: 12 nov 2020

Todos los imanes ALPS han sido instalados en el túnel del acelerador HERA.


Instalación de uno de los últimos imanes superconductores. Imagen: DESY / Heiner Müller-Elsner

El "experimento de luz a través de la pared" de DESY, ALPS II, está tomando forma. ALPS, abreviatura de "Any Light Particle Search", se está instalando en una sección del túnel del antiguo acelerador HERA. El equipo internacional de ALPS buscará materia oscura utilizando veinticuatro antiguos imanes HERA, luz láser y un detector de alta sensibilidad. El último de estos imanes superconductores se instaló la semana pasada. Durante las últimas semanas, todos los imanes superconductores se han introducido en el túnel. La última gran parte para conectar los imanes se instaló hoy.


Hace casi exactamente un año, el equipo de ALPS II celebró la instalación del primer imán en el túnel; en poco menos de otro año, la recopilación de datos podría comenzar si todo sale según lo planeado. "Estamos muy orgullosos", dice el director de proyectos de DESY, Axel Lindner, resumiendo el estado de ánimo del equipo. “Mientras estábamos planeando ALPS, seguimos escuchando las palabras 'eso no se puede hacer' pero al final resultó que se podía hacer todo, incluso durante una pandemia ". El uso del túnel, los cambios en los imanes superconductores, el complicado sistema láser, el detector de alta sensibilidad, todo esto parecía imposible al principio y ahora se está convirtiendo en realidad. “Esto se ha logrado gracias al gran compromiso de muchos" antiguos "miembros del personal de DESY que aún conocen los secretos de HERA, y los participantes de todos los socios de colaboración.


Con suerte, ALPS II podrá eliminar otro "no se puede hacer" una vez que esté en funcionamiento. Hasta ahora, ningún experimento en el mundo ha podido detectar la materia oscura. Los investigadores usan telescopios, aceleradores de partículas e incluso enormes tanques subterráneos para buscarlo, y su descubrimiento sería una sensación, porque de un solo golpe sabríamos seis veces más sobre nuestro universo de lo que sabemos ahora.


La naturaleza de la materia oscura es uno de los mayores misterios de la física. Las observaciones y los cálculos del movimiento de las estrellas en las galaxias muestran que debe haber más materia en el universo de la que podemos explicar con las partículas de materia que conocemos hoy. De hecho, la materia oscura debería representar el 85% de toda la materia del universo. Sin embargo, actualmente no sabemos cuáles son los componentes de la materia oscura. Pero sí sabemos que virtualmente no interactúa con la materia normal y es esencialmente invisible, de ahí el término "oscuro".


Es entre estos dos últimos imanes donde se supone que la luz atraviesa la pared cuando ALPS II entra en funcionamiento. Imagen: DESY / Heiner Müller-Elsner

Existen muchas teorías que intentan explicar la naturaleza de la materia oscura y las partículas de las que podría estar compuesta. Algunas de estas teorías dicen que la materia oscura está formada por partículas muy ligeras con propiedades muy específicas, por ejemplo el axión. Originalmente se postuló para explicar aspectos de la interacción fuerte, una de las fuerzas fundamentales de la naturaleza. ALPS fue diseñado específicamente para crear y detectar estas partículas. Un campo magnético fuerte puede hacer que los axiones se transformen en partículas de luz, fotones y viceversa.


El fuerte campo magnético se crea en los veinticuatro imanes superconductores aceleradores. Hay doce de estos imanes a cada lado de la pared central, y ambos lados albergan dos cavidades ópticas de 120 metros de largo, una especie de gabinete largo de espejos. Un potente y complejo sistema láser genera luz que es amplificada por la cavidad dentro del campo magnético y convertida en muy pequeña medida en partículas de materia oscura. Una barrera de bloqueo de luz, una pared, se encuentra frente a la otra mitad de ALPS II. Sin embargo, esta pared no es una barrera para los axiones y partículas similares, que pueden atravesarla fácilmente. En la segunda cavidad, las partículas de materia oscura se convertirían nuevamente en luz. La pequeña señal es detectada por sistemas especiales de detección de alta sensibilidad.


Los siguientes pasos para ALPS II son la alineación precisa de los imanes y la finalización de tres salas limpias en las que se instalará la óptica compleja y altamente sensible. "Esperamos poder comenzar la búsqueda de materia oscura dentro de un año", dice Guido Müller, profesor de la Universidad de Florida en Gainesville y portavoz adjunto de la colaboración ALPS.




 

Noticia original: DESY

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