Experimento láser podría exponer partículas de materia oscura

Tubos largos, imanes fuertes y láseres brillantes. ¿Es eso todo lo que se necesita para atraer a las partículas más tímidas del universo para que se revelen?

físicos trabajando en ALPES II el experimento ciertamente lo espera, ya que comenzaron su búsqueda de materia oscura axion (o similar a axion) el martes 23 de mayo. ALPS (Búsqueda de cualquier partícula de luz) es un experimento de 820 pies en el Deutsches Elektronen-Synchrotron, o DESY.

ALPES II está buscando partículas elementales que hasta ahora han escapado a la observación humana. Se cree que estas partículas son responsables de la llamada materia oscura, el término genérico para la 27% de las cosas en el universo que no se ha observado directamente, pero cuya presencia es visible en halos de materia oscura y lentes gravitacionales.

A gran escala, las huellas dactilares de la materia oscura son claras, pero para identificar qué comprende específicamente lo desconocido, los físicos deben observar algunas de las escalas más pequeñas.

Hay varios candidatos principales para la materia oscura, pero los dos favoritos son las WIMP (partículas masivas de interacción débil) y los axiones. Los axiones llevan el nombre de un detergente para ropa y son más pequeños que los WIMP. De hecho, se teoriza que son tan pequeños que se comportan más como ondas que como partículas, similares a los fotones de luz (se cree que otro candidato a materia oscura, los fotones oscuros, actúa de manera similar, de ahí el nombre).

Una propiedad de los axiones es que pueden aparecer y desaparecer, tal vez incluso por fotones ordinarios. Los Alpes El experimento está diseñado para detectar partículas como los axiones al realizar mediciones de estos cambios potenciales, de fotones a axiones y viceversa. Los imanes en el experimento, utilizados para crear un campo magnético para adaptarse a esta transformación de fotón a axión, se tomaron del acelerador HERA ahora retirado de DESY.

ALPES II está separado en dos partes por una pared a través de la cual la luz no puede pasar, pero un axión sí. Si la luz apareciera al otro lado del experimento, les diría a los científicos que un fotón se convirtió en un axión, atravesó la pared y se convirtió nuevamente en un fotón.

«A pesar de todos nuestros avances técnicos, la probabilidad de que un fotón se convierta en un axión y viceversa es muy baja», dijo Axel Lindner, líder de proyecto en DESY y portavoz de la colaboración ALPS, en DESY publicación. Las probabilidades, añadió Lindner, son «como tirar 33 dados y todos salen iguales».

El experimento comenzará su búsqueda en un «modo operativo atenuado», según el comunicado, para que sea más fácil discernir la luz de fondo que podría dar falsos positivos para la materia oscura axiónica. ALPES Se espera que II alcance la máxima sensibilidad a finales de año y su sistema de espejos se actualizará el próximo año. Los primeros datos del experimento se esperan para 2024.

«Incluso si no encontramos partículas ligeras con ALPS, el experimento empujará los límites de corte para partículas ultraligeras en un factor de 1000», dijo Lindner. Será un gran paso, ya que hasta ahora encontrar axiones ha sido un proceso laborioso para encontrar el rango de masa probable para las partículas teorizadas.

ALPES II unirá fuerzas con otros gigantes detectores de materia oscura como LUX-ZEPLIN en Dakota del Sur Y XENON1T bajo los Apeninos en olfatear la esquiva física que subyace en el universo.

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