Como se ha dicho en muchas ocasiones, la ciencia también avanza por limitaciones. Comprender los límites de un fenómeno físico ayuda a desarrollar mejores métodos para buscarlo, especialmente en su ausencia. La materia oscura es un arquetipo de un fenómeno perdido, pero hay muchas explicaciones potenciales para ello. Uno de ellos se conoce como axión, que se desarrolló originalmente como una partícula hipotética que podría tapar un agujero en el modelo estándar de la física de partículas, pero que también podría resolver el problema de la energía oscura. Eso es si realmente existen. Ahora, un nuevo experimento de investigadores del CERN puede ayudar a la comunidad científica a definir mejor dónde buscar esos axiones.
Parte del problema con la búsqueda de axiones es cuán variadas podrían ser potencialmente sus propiedades. Tanto su fuerza de interacción con otras partículas como su masa, dos de las partes más fundamentales de cualquier partícula en el modelo estándar, están sujetas a debate en este momento. Y para cubrir tantas posibilidades, los físicos deben buscarlas por todas partes.
Sin embargo, generalmente están de acuerdo en una de las formas de hacerlo: los axiones pueden convertirse en fotones si están sujetos a un campo magnético lo suficientemente fuerte. Y los fotones pueden ser detectados. Como tal, la mayoría de los detectores de axiones consisten en potentes imanes y fotodetectores, y uno de los más capaces es el experimento CERN Axion Solar Telescope (CAST).
CAST es básicamente un tubo de metal gigante con un imán muy fuerte conocido como helioscopio y varios tipos de detectores de luz en su interior. Inicialmente fue diseñado para observar los axiones que podrían provenir de nuestro propio Sol. Hasta ahora, no ha podido encontrar ninguno, pero los científicos que trabajan en el experimento idearon una ligera modificación que les permitió observar aún más datos.
Sus modificaciones dieron como resultado que el imán fuera capaz de detectar axiones que se habrían desarrollado en el halo de materia oscura que rodea la Vía Láctea. Esta es otra posible fuente de axiones, pero que otros experimentos aún no habían explorado. El siguiente experimento, denominado haloscopio de axión, o CAST-CAPP, comenzó a recopilar datos en septiembre de 2019.
Dado que no está claro en qué frecuencia se convertirían los axiones de fotones con las intensidades de campo magnético proporcionadas por CAST-CAPP, el equipo científico tuvo que monitorear una amplia gama de posibles frecuencias, lo que llevó casi dos años completos. El equipo también tuvo que eliminar la posible contaminación por ruido, como la de las señales inalámbricas de 5 GHz.
Desafortunadamente, incluso después de eso, todavía no había señales de axiones. Pero, como se indicó al comienzo del artículo, incluso la falta de evidencia de algo puede ayudar a que la ciencia avance. Los investigadores ahora pueden reducir definitivamente la fuerza potencial máxima de la interacción de un axión con los fotones y adaptar sus experimentos en consecuencia. CAST, en todas sus diversas formas, aún no ha terminado con su misión.
Mas información en Inglés: CERN – CAST-CAPP inches closer to axion dark matter
Artículo con fines divulgativos basado en el artículo original en Inglés.
Créditos: Andy Tomaswick, Universe Today
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