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UNIVERSIDAD DE ZARAGOZA

Crece el enigma de la señal de la materia oscura

Los primeros resultados del experimento ANAIS de la UZ en el Laboratorio Subterráneo de Canfranc ponen en duda los indicios de la existencia de materia oscura obtenidos por el experimento italiano DAMA/LIBRA.

María Luisa Sarsa, explicando el experimento ANAIS al ministro de Ciencia, Innovación y Universidades, Pedro Duque, en el LSC el pasado 25 de febrero.
María Luisa Sarsa, explicando el experimento ANAIS al ministro de Ciencia, Innovación y Universidades, Pedro Duque, en el LSC el pasado 25 de febrero.
Universidad de Zaragoza

Los primeros resultados del experimento ANAIS de la Universidad de Zaragoza en el Laboratorio Subterráneo de Canfranc ahondan en el enigma de la señal de la materia oscura, ya que ponen en duda los indicios de la existencia de materia oscura obtenidos por el experimento italiano DAMA/LIBRA.

Según informa la Universidad de Zaragoza, la trascendencia de los resultados obtenidos por ANAIS, en el que trabajan investigadores del Grupo de Física Nuclear y Astropartículas del campus público aragonés, es tal que hasta la prestigiosa revista Nature los ha publicado en su sección de noticias, dada la controversia que este tema genera en el ámbito de la física de astropartículas.

El proyecto ANAIS (Annual Modulation with NaI Scintillators) se desarrolla desde agosto de 2017 con el objetivo de estudiar la modulación anual en la señal de materia oscura y tras un año y medio ha enviado a publicar recientemente sus primeros resultados. Precisamente, este experimento, que cuenta con nueve detectores de ioduro de sodio ultrapuro, de 12.5 kg cada uno, se puso en marcha para confirmar o refutar la señal positiva de modulación anual que el experimento DAMA/LIBRA, ubicado en el Laboratorio del Gran Sasso en Italia, mantiene desde hace más de 15 años, algo que otras iniciativas no han podido hacer de una forma concluyente.

Los resultados obtenidos ahora por el grupo aragonés, aunque todavía no son concluyentes, están en tensión con los del experimento DAMA/LIBRA, que ha observado una señal compatible con la que producirían partículas de materia oscura del halo galáctico durante casi dos décadas.

Nuestros datos, sin embargo, no detectan modulación alguna –afirma María Luisa Sarsa, investigadora principal del proyecto ANAIS- frente al experimento DAMA/LIBRA que sí la ha observado. Ningún otro experimento hasta el momento había observado nada parecido, pero no podían refutar el resultado de DAMA/LIBRA de forma general, solo para algunos modelos de materia oscura. Nuestros datos pueden hacerlo de forma independiente del modelo y, por tanto, ayudar a aclarar esta controversia y, aunque no son todavía concluyentes, porque será preciso continuar tres años más con las medidas, los primeros resultados apuntan a que en nuestros datos no hay indicios de la presencia de materia oscura”.

Además, Maria Luisa Sarsa, profesora de Física Atómica, Molecular y Nuclear e investigadora del Grupo de Física Nuclear y Astropartículas, añade: “Si estos resultados se mantienen a lo largo de los cinco años, entonces descartaríamos los de DAMA/LIBRA. La ciencia busca respuestas a preguntas que cuando son negativas permiten descartar hipótesis o modelos. Aunque estas respuestas parezcan no aportar información, son tan valiosas como las positivas, porque todas nos ayudan a comprender y a progresar en nuestro conocimiento de lo que nos rodea, en este caso, del Universo”.

ANAIS presentará sus resultados en la Facultad de Ciencias del 3 al 5 de abril

Los resultados de ANAIS-112, junto a los del experimento COSINE-100, sobre modulación anual con detectores de yoduro de sodio serán presentados en el 15º workshop que organiza la Red Consolider Multidark, del 3 al 5 de abril de 2019 en la Facultad de Ciencias de la Universidad de Zaragoza, en el que más de 50 expertos en materia oscura se darán cita.

La materia oscura, que no emite ni absorbe ningún tipo de radiación electromagnética, supone en el marco del modelo cosmológico estándar el 27% del presupuesto energético del Universo, y el 84% de toda su materia. Sin embargo, su naturaleza sigue siendo desconocida y permanece como uno de los retos de la Física de Partículas, Astrofísica y Cosmología.

Ninguna de las partículas que integran el modelo estándar de la Física de Partículas tiene las propiedades que se necesitan para explicar las observaciones del Universo a escalas desde galáctica a cosmológica.

Entre los candidatos a explicar la materia oscura destaca el WIMP (Weakly Interacting Massive Particle): una partícula con masa y que interacciona débilmente. Los WIMPs, distribuidos en halos alrededor de las galaxias, podrían ser observados a través del débil depósito energético producido en el detector tras su dispersión por uno de los núcleos de los átomos del material.

La señal esperada tiene características similaresa las observadas porDAMA/LIBRA: un ritmo de interacción muy pequeño y afectado por una modulación con periodicidad anual resultado del movimiento de la Tierra alrededor del Sol, que hace variar la velocidad relativa entre el detector y los WIMPs.

ANAIS-112, un esfuerzo de más de 15 años

ANAIS-112 es un experimento propuesto y operado en el Laboratorio Subterráneo de Canfranc por investigadores del Grupo de Física Nuclear y Astropartículas de la Universidad de Zaragoza. El desarrollo en I+D de los detectores con la sensibilidad necesaria y la puesta a punto del experimento han requerido un esfuerzo de más de quince años y han sido posibles gracias a la financiación del plan de Física de Partículas y Aceleradores (MICINN y MINECO), del Laboratorio Subterráneo de Canfranc, Gobierno de Aragón y de los proyectos financiados por el programa Consolider-Ingenio CPAN (Centro Nacional de Física de Partículas, Astropartículas y Nuclear) y MultiDark (Método de Multimensajeros para la detección de la materia oscura).

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