A dos kilómetros bajo tierra tico busca materia oscura

En un laboratorio a dos kilómetros bajo tierra, el costarricense Álvaro Chavarría busca detectar la llamada materia oscura para comprender mejor el origen del universo.

Según el consenso científico, este es el tipo de material que conforma aproximadamente el 85% de la materia de la que está compuesto el universo y se le conoce así porque no emite luz ni energía.

Entonces, ¿cómo se sabe que existe? Los científicos consideran que existe por su efecto gravitacional en las estrellas y las galaxias, es decir, porque ejerce una fuerza que puede medirse en la materia que sí conocemos.

Como investigador del Instituto Kavli para Física Cosmológica de la Universidad de Chicago, Chavarría forma parte de un experimento llamado DAMIC. Esta iniciativa trata de detectar la presencia de la materia oscura utilizando “dispositivos de carga acoplada” o CCD, por sus siglas en inglés.

Estos consisten en aparatos de apenas seis centímetros de largo por tres de ancho que funcionan como detectores de partículas.

Los aparatos se asemejan a pequeñas láminas fotosensibles, que fueron diseñadas originalmente para captar las imágenes de un telescopio habilitado para el experimento Dark Energy Survey (DES) , el cual estudia el origen del universo desde el 2012.

La investigación en la que participa el costarricense se desarrollará durante año y medio en el SNOLAB, un laboratorio ubicado a 2.000 metros de profundidad, en la mina de níquel Creighton Vale, ubicada en Ontario, Canadá.

El proceso. Para llegar a esa profundidad, los físicos, astrofísicos, astrónomos e ingenieros involucrados, tienen una rutina fuera de serie, pues deben bajar en un ascensor con capacidad para 80 personas, a una velocidad 50 km/h.

Enseguida, deben caminar cerca de kilómetro y medio en la mina, hasta llegar a SNOLAB. Para ello, deben tener una certificación de mineros y vestirse como tales, explicó Chavarría, de 29 años.

Al llegar al lugar, deben bañarse y cambiarse la ropa, con el fin de ingresar al sitio del experimento.

El laboratorio procura mantenerse libre de polvo, pues este es radiactivo y podría provocar interferencias en la investigación.

El astrofísico tico comentó que el experimento DAMIC cuenta con apenas tres detectores de materia oscura, pero la meta es tener unos 18 aproximadamente. ¿Cómo pretenden conseguir su objetivo de detectar la materia oscura? Con ayuda de los detectores de partículas, conocidos como CCD, que se insertan en ocho ranuras que posee la caja de cobre. Los CCD permanecen refrigerados a -131 °C, describió.

Sobre el contenedor de cobre se coloca un escudo de plomo de 22 cm, el cual evita que los rayos gama provenientes de la radiactividad del entorno puedan penetrar el detector de materia oscura. Adicionalmente, se pone un escudo de polietileno de 46 cm para detener los neutrones que provienen de la radiactividad. Finalmente los CCD se exponen en total oscuridad durante 11 horas y “existe la posibilidad de que una partícula de materia oscura venga del espacio e interactúe con el silicio dentro de la caja de cobre y produzca un punto en la imagen”, detalló el científico tico.

Ese punto en la imagen sería una de las llamadas partículas masivas de interacción débil (WIMPs, por sus siglas en inglés), que son partículas hipotéticas que, se cree, conforman la materia oscura.

El físico e investigador Javier Bonatti explicó: “es como si ellos tuviesen una cámara fotográfica con el obturador abierto. Si una partícula interactúa, va a haber un ‘fogonazo’ que será detectado por los CCD”. El “fogonazo” del que habla Bonatti es la interacción que el experimento DAMIC desea encontrar. Sin embargo, aún no se logra.

No están solos. Otras investigaciones similares como Large Underground Xenon (LUX), desarrollada por científicos estadounidenses en una mina de oro a 1.400 metros de profundidad, en Dakota del Sur, han corrido con la misma suerte.

El físico Richard Gaitskell, de la Universidad Brown, en Providence, declaró a la agencia AP el año pasado, que tras 90 días de pruebas no encontraron “absolutamente ninguna señal de materia oscura”.

Sin embargo, estos experimentos son importantes: “Todo eso ayuda a que el hombre evolucione”, aseguró el físico e investigador Francisco Frutos, del Centro de Investigaciones Espaciales de la Universidad de Costa Rica (UCR).