Una nueva investigación sugiere una forma prometedora de detectar partículas de materia oscura elusivas a través de respuestas atómicas previamente inexploradas que ocurren en el material del detector
Los nuevos cálculos permiten a los teóricos hacer predicciones detalladas sobre la naturaleza y la fuerza de las interacciones entre la materia oscura y los electrones, que antes no eran posibles.
"Nuestra investigación sobre las respuestas atómicas revela propiedades materiales que hasta ahora han permanecido ocultas. No podrían investigarse utilizando ninguna de las partículas disponibles para nosotros en la actualidad; solo la materia oscura podría revelarlas", dice Riccardo Catena, profesor asociado del Departamento. en Física en Chalmers.
Por cada estrella, galaxia o nube de polvo visible en el espacio, existe cinco veces más material invisible: materia oscura. Descubrir formas de detectar estas partículas desconocidas que forman una parte tan importante de la Vía Láctea es, por tanto, una de las principales prioridades en la física de las astropartículas. En la búsqueda global de materia oscura, se han construido grandes detectores en las profundidades del subsuelo para tratar de atrapar las partículas cuando rebotan en los núcleos atómicos .
Hasta ahora, estas misteriosas partículas han escapado a la detección. Según los investigadores de Chalmers, una posible explicación podría ser que las partículas de materia oscura son más livianas que los protones y, por lo tanto, no provocan el retroceso de los núcleos. Imagina una pelota de ping pong chocando contra una bola de boliche. Por lo tanto, una forma prometedora de superar este problema podría ser cambiar el enfoque de los núcleos a los electrones, que son mucho más ligeros.
En un reciente artículo, publicado en Physical Review Research, los investigadores describen cómo las partículas de materia oscura pueden interactuar con los electrones en los átomos. Sugieren que la velocidad a la que la materia oscura puede expulsar electrones de los átomos depende de cuatro respuestas atómicas independientes, tres de las cuales no estaban identificadas previamente. Han calculado las formas en que los electrones en los átomos de argón y xenón, utilizados en los detectores más grandes de la actualidad, deberían responder a la materia oscura. Sus predicciones ahora se pueden probar en observatorios de materia oscura en todo el mundo.
"Tratamos de eliminar tantas barreras de acceso como fuera posible. El artículo se publica en una revista de acceso completamente abierto y el código científico para calcular las nuevas funciones de respuesta atómica es de código abierto , para cualquiera que quiera echar un vistazo 'bajo el capó'" de nuestro artículo ", dice Timon Emken, investigador postdoctoral en el grupo de materia oscura en el Departamento de Física de Chalmers.