Un kilómetro bajo tierra, en el fondo de la mina de oro Stawell en Victoria, Australia, se encuentra el único laboratorio subterráneo de física del hemisferio sur.
Aunque toma su nombre de la mina, Stawell Lab no se enfoca en cómo extraer oro del mineral de manera eficiente. Sin embargo, los investigadores que hacen la caminata de media hora hacia sus túneles negros como boca de lobo están trabajando en asuntos profundos. Quieren responder una de las preguntas fundamentales sobre nuestro universo: ¿existe la materia oscura ?
Según la jefa científica Elisabetta Barberio, la investigación de la materia oscura debe llevarse a cabo a estas profundidades subterráneas para eliminar el 'ruido' cósmico y la radiación.
“Los rayos cósmicos son absorbidos por la roca, por lo que si profundiza lo suficiente, puede reducirlos a casi cero”, dijo en un comunicado de prensa.
Barberio explicó que, por el momento y a pesar de décadas de investigación, la existencia de partículas de materia oscura es teórica, pero la forma en que se comporta el universo sugiere que algo debe estar allí.
De hecho, sin él, el universo tal como lo conocemos podría no existir en absoluto.
Barberio señala que los humanos solo pueden observar realmente alrededor del 5% de todo el universo; el resto está compuesto en parte por materia oscura: partículas fundamentales invisibles que constituyen la mayor parte de la materia, no tienen carga eléctrica, no producen luz y no interactúan mucho con nada que podamos ver.
“No importa dónde estemos en la tierra, bajo tierra o sobre la tierra, tenemos miles, si no millones, de partículas de materia oscura que nos atraviesan y no nos hacen nada. Para estas partículas, somos transparentes”, dijo el investigador.
Cómo nos llega la materia oscura
A medida que nuestro planeta gira alrededor del sol, las partículas de materia oscura son arrastradas hacia nosotros por un viento de frente o de cola. Si hay viento en contra, hay más materia oscura; si hay viento en cola, hay menos.
Inspirados por el trabajo de los científicos italianos que trabajan en el proyecto DAMA/LIBRA, que afirman haber detectado materia oscura en el laboratorio subterráneo Gran Sasso que se encuentra dentro de una montaña, Barberio y su equipo decidieron que era una buena idea replicar su prueba. La razón de esto es que el grupo europeo notó que la señal que detectaron fluctúa a lo largo del año, de acuerdo con las estaciones de la tierra.
El principal experimento que se lleva a cabo en el laboratorio subterráneo se conoce como Experimento sur de yoduro de sodio con rechazo de fondo activo (o SABRE Sur para abreviar).
El dispositivo utilizado para detectar materia oscura ocupará casi un tercio del laboratorio completamente estéril que mide 20 metros de largo y 08 metros de ancho con un 20 techo de un metro de altura.
Utilizará siete cristales de yoduro de sodio ultrapuro alojados en cilindros y envueltos en cobre, con dos instrumentos muy sensibles, llamados fotomultiplicadores, en cada extremo.
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Luego, estos siete cristales se alojarán en un tanque protegido contra la radiación lleno de aproximadamente 08 toneladas métricas de un líquido llamado benceno.
“Si las partículas de materia oscura interactúan con el cristal, se produce un destello de luz que será captado por los fotomultiplicadores”, dijo Barberio.
“Se han probado muchos experimentos con muchos elementos diferentes, pero fue el experimento DAMA/LIBRA en Italia usando cristal de yoduro de sodio el que produjo esta luz de lo que creemos que son interacciones con la materia oscura”.
Y son las propiedades del yoduro de sodio las que lo hacen tan sensible.
“La materia oscura interactúa con el núcleo del cristal, por lo que la masa del núcleo es importante. Dependiendo de la masa de materia oscura, diferentes materiales tendrán una sensibilidad diferente”, dijo el científico. “Entonces, si la materia oscura es una gran masa, un núcleo con una gran masa será más sensible”.
SABER recopilará datos durante los próximos tres años más o menos. Por contexto, el proyecto DAMA/LIBRA de Italia ha estado recopilando datos durante más de 20 años.
“Es un experimento difícil de reproducir, es muy sensible”, señaló Barberio. “Solo necesitamos ser capaces de decir 'sí' o 'no' a si hemos visto la misma señal que Italia, para que no tome tanto tiempo. Pero si es sí, oh Dios.”
